Номер 8, страница 36 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-1. Виды теплопередачи. Вариант 2 - номер 8, страница 36.

Условие.

8. Верхнюю часть пробирки со льдом поместили в пламя.

Расплавится ли лёд в нижней части пробирки (рис. 42)?

А. Не расплавится.

Б. Расплавится.

Рис. 42

Решение.

Решение

Этот эксперимент демонстрирует особенности теплопередачи в воде. Для того чтобы лед в нижней части пробирки расплавился, к нему должно быть передано тепло от пламени, которое нагревает верхнюю часть. Существует три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

В жидкостях, таких как вода, основным механизмом передачи тепла является конвекция. Конвекция возникает, когда жидкость нагревается снизу. Нагретые нижние слои становятся менее плотными и поднимаются вверх, а их место занимают более холодные и плотные верхние слои, которые опускаются вниз. Этот процесс создает циркулирующие потоки, которые эффективно переносят тепло по всему объему жидкости.

В данном случае нагрев происходит сверху. Лед в верхней части пробирки тает, и образовавшаяся вода нагревается пламенем. Плотность воды при нагревании уменьшается (за исключением аномалии при 4°С, которая здесь не играет ключевой роли, так как вода нагревается до кипения). Теплая, менее плотная вода остается в верхнем слое и не опускается вниз. Холодная вода и лед, имеющие большую плотность, остаются на дне пробирки. Таким образом, конвекционные потоки не возникают.

Передача тепла от верхних слоев к нижним может происходить только за счет теплопроводности. Однако вода, как и стекло, из которого сделана пробирка, обладает очень низкой теплопроводностью. Это означает, что тепло передается вниз чрезвычайно медленно.

В результате вода в верхней части пробирки может закипеть, в то время как лед в нижней части не получит достаточного количества энергии для плавления и останется твердым.

Ответ: А. Не расплавится.