Номер 166, страница 30 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах - номер 166, страница 30.

Условие.

166. Почему сверло дрели во время работы становится настолько горячим, что может обжечь руки, а спичка от чирканья о коробок даже вспыхивает?

Решение.

Решение

В обоих описанных случаях — и при работе дрели, и при зажигании спички — наблюдается проявление одного и того же физического явления: совершение работы против силы трения, которая приводит к увеличению внутренней энергии тел, то есть к их нагреву. Количество теплоты ($\text{Q}$), выделившееся в результате трения, равно работе ($A_{тр}$), совершенной силой трения: $Q = A_{тр}$.

Сверло дрели: Когда сверло вращается и входит в материал (например, в дерево или металл), между его поверхностью и материалом возникает значительная сила трения. Двигатель дрели совершает механическую работу, чтобы преодолеть эту силу. Эта работа преобразуется в теплоту, которая нагревает как само сверло, так и окружающий его материал. Из-за высокой скорости вращения и продолжительного контакта работа, совершаемая против силы трения, велика, что приводит к выделению большого количества теплоты и, как следствие, к сильному нагреву сверла.

Спичка: При чирканье спичкой о коробок происходит то же самое, но в меньшем масштабе и с более драматичными последствиями. При трении головки спички о специальную поверхность коробка (чиркаш) совершается механическая работа. Эта работа преобразуется в тепло, которое концентрируется в очень небольшой точке контакта. Локальная температура в этой точке быстро возрастает до температуры воспламенения химических веществ, входящих в состав головки спички и чиркаша. Как только температура достигает этого порога, начинается химическая реакция горения, и спичка вспыхивает.

Таким образом, первопричиной обоих явлений является преобразование механической энергии в тепловую за счет работы силы трения.

Ответ:

И сверло дрели, и спичка нагреваются из-за работы силы трения, которая преобразует механическую энергию в тепловую. При работе дрели выделяется большое количество теплоты из-за интенсивного и продолжительного трения, что делает сверло горячим. При чирканье спичкой о коробок, локальный нагрев от трения оказывается достаточным для достижения температуры воспламенения химических веществ на ее головке, что и вызывает вспышку.