Номер 2, страница 10 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-7. Теплопроводность. Вариант 1 - номер 2, страница 10.

Условие.

2. Почему небольшую стеклянную палочку, нагретую с одного конца, можно держать за другой конец, не обжигая пальцев, а железный прут — нельзя?

Решение.

Решение

Это явление объясняется фундаментальным различием в теплопроводности материалов — стекла и железа. Теплопроводность — это свойство вещества переносить тепловую энергию от более нагретых частей к менее нагретым. Разные вещества обладают разной теплопроводностью.

Железо является металлом, а металлы, как правило, обладают очень высокой теплопроводностью. Основная причина этого заключается в наличии в их структуре так называемых «свободных электронов». Эти электроны не связаны с конкретными атомами и могут свободно перемещаться по всему объему металла. Когда один конец железного прута нагревается, свободные электроны в этой области приобретают большую кинетическую энергию и, быстро перемещаясь к холодному концу, сталкиваются с другими электронами и ионами кристаллической решетки, передавая им свою энергию. Этот процесс переноса энергии происходит очень быстро, поэтому тепло стремительно распространяется по всему пруту. В результате другой конец прута быстро нагревается до высокой температуры, и его становится невозможно держать в руках, не обжегшись.

Стекло, в свою очередь, является диэлектриком и обладает очень низкой теплопроводностью, то есть является теплоизолятором. В стекле практически нет свободных электронов, которые могли бы эффективно переносить тепло. Передача тепла в стекле осуществляется в основном за счет колебаний атомов (ионов), которые передаются от одного к другому. Поскольку стекло имеет аморфную (некристаллическую) структуру, эти колебания распространяются медленно и неэффективно. Из-за этого тепло от нагретого конца стеклянной палочки передается к другому концу очень медленно. Другой конец палочки долгое время остается холодным, что позволяет держать его в руках без риска ожога.

Ответ: Стеклянную палочку можно держать, потому что стекло является плохим проводником тепла (обладает низкой теплопроводностью), и тепло от нагретого конца очень медленно передается к холодному. Железный прут держать нельзя, так как железо — металл и хороший проводник тепла (обладает высокой теплопроводностью), поэтому тепло быстро распространяется по всему пруту, и холодный конец быстро становится горячим.