Номер 42, страница 10 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение - номер 42, страница 10.

Условие.

42. Почему небольшую стеклянную палочку, накалённую с одного конца, можно держать за другой конец, не обжигая пальцев, а железный прут нет?

Решение.

Это явление объясняется существенной разницей в теплопроводности стекла и железа.

Теплопроводность — это способность материала передавать тепло. Передача тепла в твердых телах происходит за счет движения и взаимодействия его внутренних частиц (атомов, молекул, электронов).

Железо является металлом, а все металлы обладают высокой теплопроводностью. Это связано с тем, что в металлах, помимо колебаний атомов в узлах кристаллической решетки, основную роль в переносе тепла играют свободные электроны. Эти электроны очень подвижны и, получая энергию на горячем конце прута, быстро перемещаются по всему объему, сталкиваясь с другими частицами и эффективно передавая им энергию. В результате тепло очень быстро распространяется от одного конца железного прута к другому, и он практически равномерно прогревается по всей длине.

Стекло, напротив, является диэлектриком (изолятором). В нем почти нет свободных электронов, поэтому передача тепла происходит в основном за счет медленной передачи колебаний от одних атомов к соседним. Этот процесс значительно менее эффективен, чем перенос энергии свободными электронами. Следовательно, стекло имеет очень низкую теплопроводность.

Из-за низкой теплопроводности стекла, при нагревании одного конца стеклянной палочки тепло очень медленно распространяется к другому концу. Поэтому другой конец долгое время остается холодным, и его можно безопасно держать в руках.

Ответ: Всё дело в различной теплопроводности материалов. Железо — металл, обладающий высокой теплопроводностью, поэтому тепло от нагретого конца быстро распространяется по всему пруту. Стекло — диэлектрик с очень низкой теплопроводностью, поэтому тепло передается по палочке очень медленно, и другой ее конец долго остается холодным.