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

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

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

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.