Номер 1, страница 50 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Если в опыте с ледяным бруском стальную проволоку заменить капроновой нитью того же диаметра, лёд режется значительно хуже. Чем это можно объяснить?

1. Это явление объясняется различием в теплопроводности стали и капрона, а также физическим процессом, называемым режеляцией (плавлением под давлением).

Процесс разрезания ледяного бруска проволокой происходит следующим образом:

1. Проволока (или нить) с подвешенными грузами оказывает большое давление на лёд непосредственно под ней. Площадь контакта очень мала, поэтому давление $p = F/S$ велико.
2. Под высоким давлением температура плавления льда понижается. Если температура окружающего воздуха близка к $0^\circ\text{C}$, то лёд под проволокой начинает плавиться, даже если его температура немного ниже нуля.
3. Для плавления льду необходима энергия — удельная теплота плавления $L$. Эта энергия (тепло) подводится ко льду в основном за счёт теплопроводности материала самой проволоки. Тепло поступает от окружающего воздуха и от воды, которая замерзает обратно над проволокой.
4. Образовавшаяся под проволокой вода обтекает её и оказывается над ней. Давление над проволокой снова становится атмосферным, и температура плавления возвращается к нормальному значению ($0^\circ\text{C}$). Вода замерзает, отдавая теплоту кристаллизации, которая также передаётся через проволоку вниз, ускоряя плавление.

Ключевое различие между стальной проволокой и капроновой нитью заключается в их способности проводить тепло.

• Сталь — это металл, обладающий высокой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности $k_{стали} \approx 47-58 \, \text{Вт/(м·К)}$). Она эффективно и быстро передаёт тепло от окружающей среды ко льду, что способствует быстрому плавлению и, соответственно, быстрому прохождению проволоки сквозь брусок.
• Капрон (нейлон) — это полимер, который является плохим проводником тепла, то есть теплоизолятором (коэффициент теплопроводности $k_{капрона} \approx 0.25 \, \text{Вт/(м·К)}$). Капроновая нить не способна эффективно передавать тепло, необходимое для плавления льда. Процесс передачи тепла идёт очень медленно, поэтому и лёд плавится крайне медленно.

Таким образом, из-за низкой теплопроводности капрона процесс разрезания льда значительно замедляется по сравнению с использованием стальной проволоки.

Ответ: Разница в скорости разрезания льда объясняется тем, что стальная проволока обладает высокой теплопроводностью и эффективно передает тепло, необходимое для плавления льда под давлением. Капроновая нить, напротив, является теплоизолятором и плохо проводит тепло, что значительно замедляет процесс плавления.