Номер 75, страница 13 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение - номер 75, страница 13.

Условие.

75. Для ответа на вопрос, как сохранить горячую воду дольше, проведите исследование. Возьмите четыре сосуда: два стакана, термокружку и термос. Налейте в них одинаковое количество воды при температуре $70 \text{ °C}$. За- кройте термос и термокружку. Один стакан укройте полотенцем, другой — оставьте откры- тым. Через 20 мин измерьте температуру во всех сосудах. По- лученные результаты занесите в таблицу (см. с. 14).

Рис. 10

Сосуд Первоначальная температура, °C Температура через 20 мин, °C

Открытый стакан 70

Закрытый стакан 70

Термокружка 70

Термос 70

Сделайте вывод по результатам исследования.

Решение.

Решение

Для того чтобы заполнить таблицу и сделать вывод, необходимо проанализировать процессы теплопередачи, которые приводят к остыванию воды в каждом из сосудов. Остывание происходит из-за потери тепла тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

1. Открытый стакан: В этом случае потери тепла максимальны. Через открытую поверхность вода интенсивно испаряется, унося с собой большое количество энергии (конвекция). Также тепло уходит через стенки стакана (теплопроводность) и в виде излучения. Вода здесь остынет быстрее всего.

2. Закрытый стакан (накрытый полотенцем): Полотенце выступает в роли теплоизолятора. Оно уменьшает потерю тепла через стенки и, что более важно, препятствует конвекции и испарению с поверхности воды. Поэтому вода в нем остынет медленнее, чем в открытом стакане.

3. Термокружка: Она имеет специальную конструкцию с двойными стенками, между которыми находится воздух, и крышку. Двойные стенки уменьшают теплопередачу через теплопроводность, а крышка значительно снижает потери тепла за счет конвекции и испарения. Она сохраняет тепло гораздо лучше обычного стакана.

4. Термос: Это самый эффективный сосуд для сохранения тепла. Между его двойными стенками создан вакуум, который является идеальным теплоизолятором и практически исключает теплопередачу через теплопроводность и конвекцию. Внутренние поверхности колбы часто делают зеркальными, чтобы минимизировать потери тепла за счет излучения. Плотная крышка предотвращает испарение. Остывание в термосе будет минимальным.

Основываясь на этих рассуждениях, заполним таблицу, указав примерные, но физически обоснованные значения температуры через 20 минут.

Сосуд	Первоначальная температура, °C	Температура через 20 мин, °C
Открытый стакан	70	50
Закрытый стакан	70	58
Термокружка	70	64
Термос	70	68

Сделайте вывод по результатам исследования.

Результаты исследования показывают, что скорость остывания горячей воды напрямую зависит от конструкции сосуда и его способности препятствовать теплообмену с окружающей средой. Чем лучше теплоизоляция сосуда, тем медленнее в нем остывает вода. Наиболее эффективно тепло сохраняет термос, так как его конструкция (вакуумная прослойка, зеркальные стенки, герметичная крышка) максимально препятствует всем видам теплопередачи. Обычный стакан, особенно открытый, теряет тепло очень быстро. Таким образом, чтобы сохранить воду горячей как можно дольше, необходимо использовать сосуды со специальной теплоизоляцией.

Ответ: Чтобы сохранить горячую воду дольше, следует использовать термос. Его конструкция обеспечивает наилучшую теплоизоляцию, минимизируя потери тепла за счет теплопроводности, конвекции и излучения. В порядке убывания эффективности сохранения тепла сосуды располагаются следующим образом: термос, термокружка, закрытый стакан, открытый стакан.