Номер 2, страница 35 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Глава 1. Тепловые явления. Параграф 8. Конвекция. Упражнение 6 - номер 2, страница 35.

Условие.

2. В каком случае наполненная до краёв кастрюля с кипятком остынет быстрее: когда её поставили на лёд или когда лёд положили на крышку кастрюли?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть механизмы теплопередачи внутри жидкости, в данном случае — воды. Основным процессом, отвечающим за быстрое охлаждение всего объема жидкости, является конвекция.

Конвекция — это вид теплообмена, при котором энергия переносится потоками самого вещества (жидкости или газа). В воде конвекция возникает из-за разницы плотностей: холодная вода плотнее и тяжелее теплой, поэтому она опускается вниз, а теплая, как более легкая, поднимается вверх.

Рассмотрим оба случая:

1. Кастрюлю поставили на лёд.
В этом случае охлаждение происходит снизу. Вода у дна кастрюли отдает тепло льду, становится холоднее и, следовательно, плотнее. Поскольку эти холодные и плотные слои воды уже находятся в самом низу, они там и остаются. Тёплая, менее плотная вода остается в верхних слоях. Естественная конвекция (перемешивание) практически не происходит. Тепло от верхних слоев к нижним передается в основном за счет теплопроводности, а вода является плохим проводником тепла. Поэтому общий процесс охлаждения всей массы воды будет идти медленно.

2. Лёд положили на крышку кастрюли.
Здесь охлаждение происходит сверху. Вода у поверхности отдает тепло льду через крышку, остывает и становится плотнее. Под действием силы тяжести эти холодные, более тяжелые слои воды начинают опускаться на дно. На их место снизу поднимаются более тёплые и легкие слои. Этот процесс создает в кастрюле непрерывные циркуляционные потоки — конвекцию. Благодаря интенсивному перемешиванию вся масса воды быстро и равномерно отдает тепло, и процесс охлаждения идет значительно быстрее.

Таким образом, из-за возникновения интенсивных конвекционных потоков, которые эффективно переносят тепло от всего объема воды к источнику холода, кастрюля остынет быстрее во втором случае.

Ответ: Кастрюля с кипятком остынет быстрее, когда лёд положили на крышку кастрюли.