Номер 6, страница 178 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

6. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготавливают спирали электроплит?

6. Металл (или, точнее, сплав), из которого изготавливают спирали для электроплит и других нагревательных приборов, должен обладать набором специфических свойств, чтобы эффективно и долго выполнять свою функцию — преобразование электрической энергии в тепловую. Основные требования к такому материалу основаны на законе Джоуля-Ленца, который описывает количество теплоты ($Q$), выделяемое в проводнике с током:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

где $I$ — сила тока, $R$ — сопротивление проводника, $t$ — время. Сопротивление проводника, в свою очередь, зависит от его размеров и материала:

$R = \rho \frac{l}{S}$

где $\rho$ — удельное электрическое сопротивление материала, $l$ — длина проводника, $S$ — площадь поперечного сечения.

Исходя из этого, ключевые свойства металла для спирали электроплиты следующие:

1. Высокое удельное сопротивление ($\rho$). Чтобы получить значительное количество теплоты при стандартном напряжении сети (и, следовательно, ограниченной силе тока), необходимо большое сопротивление $R$. Высокое удельное сопротивление материала позволяет изготовить нагревательный элемент компактных размеров (не слишком длинный и тонкий), который будет иметь достаточное сопротивление для эффективного нагрева.
2. Высокая температура плавления. Спираль электроплиты в рабочем состоянии раскаляется докрасна, достигая температур в сотни градусов Цельсия (700-1000 °C). Материал спирали не должен плавиться или даже размягчаться при этих температурах, чтобы сохранить свою форму и работоспособность.
3. Жаростойкость (стойкость к окислению при высоких температурах). При сильном нагреве на воздухе многие металлы активно взаимодействуют с кислородом, то есть окисляются. Этот процесс приводит к образованию на поверхности слоя оксидов (окалины), который может быть хрупким, изменять электрическое сопротивление и в конечном итоге разрушать спираль. Поэтому материал должен быть устойчив к окислению при высоких рабочих температурах.
4. Пластичность. Для изготовления спирали материал должен быть достаточно пластичным, чтобы из него можно было изготовить тонкую проволоку и затем свернуть ее в спираль без разрушения.

Наиболее полно этим требованиям отвечают не чистые металлы, а специальные сплавы, такие как нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (сплав железа, хрома и алюминия). Они обладают высоким удельным сопротивлением, высокой температурой плавления и образуют на поверхности защитную оксидную пленку, которая препятствует дальнейшему окислению.

Ответ: Металл для спиралей электроплит должен обладать следующими основными свойствами: высоким удельным электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления и высокой жаростойкостью (устойчивостью к окислению при сильном нагреве).