Номер 1, страница 17 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Каков механизм передачи энергии по металлическому стержню при его нагревании? 2. В чём состоит процесс теплопроводности?

1. Механизм передачи энергии по металлическому стержню при его нагревании является сложным и включает в себя два основных процесса, происходящих одновременно:

1. Колебания кристаллической решетки. Атомы (а точнее, положительные ионы) металла расположены в строгом порядке, образуя кристаллическую решетку. Когда один конец стержня нагревается, ионы в этой области получают дополнительную энергию и начинают колебаться с большей амплитудой и частотой. Эти колебания передаются соседним ионам вдоль стержня через силы межатомного взаимодействия. Этот процесс распространения колебаний можно представить как движение квазичастиц, называемых фононами.
2. Движение свободных электронов. В металлах валентные электроны слабо связаны со своими атомами и образуют так называемый «электронный газ», свободно перемещаясь по всему объему кристаллической решетки. В нагретой части стержня свободные электроны приобретают большую кинетическую энергию. Благодаря своей высокой подвижности, они быстро перемещаются в более холодные области стержня. Там они сталкиваются с ионами решетки и другими электронами, передавая им часть своей энергии и тем самым нагревая эти области.

Для металлов второй механизм — перенос энергии свободными электронами — является доминирующим. Именно он объясняет, почему металлы обладают значительно более высокой теплопроводностью по сравнению с диэлектриками, в которых свободные электроны практически отсутствуют.

Ответ: Механизм передачи энергии по металлическому стержню обусловлен двумя процессами: передачей колебаний между ионами в узлах кристаллической решетки и, главным образом, переносом кинетической энергии хаотически движущимися свободными электронами от более нагретых участков к менее нагретым.

2. Теплопроводность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым (или между телами с разной температурой при их контакте), который происходит в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов, электронов).

Ключевой особенностью теплопроводности является то, что перенос энергии осуществляется без макроскопического переноса самого вещества. Энергия передается на микроуровне: более энергичные частицы (в более горячей области) при столкновении передают часть своей кинетической энергии соседним, менее энергичным частицам. Эта цепочка взаимодействий распространяется по всему объему тела, приводя к постепенному выравниванию температуры.

Процесс теплопроводности свойственен телам в любом агрегатном состоянии — твердом, жидком и газообразном, но его эффективность сильно зависит от строения вещества. Наилучшей теплопроводностью обладают металлы (из-за свободных электронов), худшей — газы (из-за большого расстояния между молекулами и редких столкновений).

Ответ: Процесс теплопроводности состоит в передаче энергии от одной части тела к другой посредством взаимодействия и столкновения составляющих его микрочастиц, причем этот процесс происходит без переноса вещества.