Номер 44, страница 10 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение - номер 44, страница 10.

Условие.

44. Объясните причину того, что на морозе металлические предметы кажутся более холодными, чем деревянные. При какой температуре и металл, и дерево будут казаться одинаково нагретыми?

Решение.

Объясните причину того, что на морозе металлические предметы кажутся более холодными, чем деревянные.

На морозе и металлические, и деревянные предметы имеют одинаковую температуру, равную температуре окружающей среды. Однако наши ощущения тепла или холода при прикосновении к предмету зависят не столько от его температуры, сколько от скорости теплообмена между нашей рукой и этим предметом.

Основная причина разницы в ощущениях заключается в различной теплопроводности материалов. Теплопроводность – это способность вещества передавать теплоту. Металлы являются очень хорошими проводниками тепла, то есть они обладают высокой теплопроводностью. Дерево, наоборот, является плохим проводником тепла (теплоизолятором) и имеет низкую теплопроводность.

Когда мы прикасаемся к металлическому предмету, температура которого ниже температуры нашей кожи (около $33-34$ °C), тепло от нашей руки начинает интенсивно и быстро передаваться предмету. Из-за высокой теплопроводности металл эффективно отводит тепло от места контакта, и этот участок не успевает нагреться. Наш мозг интерпретирует эту быструю потерю тепла как ощущение сильного холода.

При прикосновении к деревянному предмету той же температуры, тепло также начинает переходить от руки к предмету, но гораздо медленнее из-за низкой теплопроводности дерева. В результате поверхность дерева в месте контакта быстро нагревается до температуры, близкой к температуре кожи, а дальнейший отвод тепла вглубь предмета замедлен. Потеря тепла рукой незначительна, и поэтому дерево кажется нам гораздо теплее, чем металл.

Ответ: Металлические предметы кажутся холоднее из-за их высокой теплопроводности, которая вызывает быструю и интенсивную потерю тепла рукой при контакте. Дерево, обладая низкой теплопроводностью, отводит тепло от руки гораздо медленнее, поэтому оно ощущается как менее холодное.

При какой температуре и металл, и дерево будут казаться одинаково нагретыми?

Ощущение температуры предмета, как было сказано выше, связано с направлением и интенсивностью теплового потока между кожей и предметом. Если температура предмета ниже температуры кожи, он кажется холодным (тепло уходит от руки). Если его температура выше, он кажется горячим (тепло поступает в руку).

И металл, и дерево будут казаться одинаково нагретыми (или, точнее, нейтральными по температуре) в том случае, когда при контакте с ними не будет происходить теплообмена. Это возможно только при условии, что температура этих предметов равна температуре человеческого тела (или, точнее, температуре поверхности кожи). В этом случае разница температур между рукой и предметом будет равна нулю, и тепловой поток будет отсутствовать, независимо от теплопроводности материала.

Нормальная температура человеческого тела составляет примерно $36,6$ °C. Следовательно, если и металл, и дерево будут иметь такую температуру, оба они не будут казаться ни холодными, ни горячими.

Ответ: Металл и дерево будут казаться одинаково нагретыми при температуре, равной температуре человеческого тела, то есть примерно $36,6$ °C. При этой температуре теплообмен между рукой и предметами будет отсутствовать.