Номер 1, страница 80 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 20. Способы изменения внутренней энергии. Задание 19 - номер 1, страница 80.

Условие.

1. Объясните процесс теплопередачи на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества.

Решение.

Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов и молекул), которые находятся в непрерывном и хаотическом движении. Температура тела является мерой средней кинетической энергии этих частиц. Чем выше температура, тем больше средняя скорость движения частиц. Теплопередача — это процесс переноса внутренней энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой без совершения работы. С точки зрения МКТ, это процесс передачи кинетической энергии от более энергичных частиц к менее энергичным в результате их взаимодействия.

Существует три вида теплопередачи, каждый из которых объясняется на основе МКТ:

1. Теплопроводность

Этот вид теплопередачи происходит за счет непосредственного взаимодействия частиц вещества (атомов, молекул, электронов). В более нагретой части тела частицы движутся интенсивнее и обладают большей кинетической энергией. При столкновении с соседними, менее энергичными ("холодными") частицами, они передают им часть своей энергии. Этот процесс распространяется последовательно от слоя к слою, от более нагретой области к более холодной. Важно, что при теплопроводности не происходит переноса самого вещества. В твердых телах атомы колеблются около узлов кристаллической решетки, передавая энергию колебаний соседям. В металлах основную роль в переносе тепла играют свободные электроны, которые, двигаясь по всему объему, эффективно обмениваются энергией с ионами решетки, что и объясняет высокую теплопроводность металлов. В жидкостях и газах теплопроводность обусловлена столкновениями и диффузией молекул.

2. Конвекция

Конвекция свойственна только жидкостям и газам. Этот процесс заключается в переносе энергии потоками самого вещества. При нагревании, например, нижнего слоя жидкости, он расширяется, его плотность уменьшается. Под действием силы Архимеда этот более легкий и теплый слой поднимается вверх, а на его место опускаются более холодные и плотные верхние слои. Возникают циркулирующие потоки, называемые конвекционными, которые перемешивают вещество и переносят тепло по всему объему. Таким образом, конвекция — это перенос энергии не отдельными частицами, а целыми их группами (слоями, струями).

3. Излучение (тепловое излучение)

Это единственный вид теплопередачи, который может происходить в вакууме. Все тела, температура которых выше абсолютного нуля ($T > 0$ К), испускают электромагнитные волны за счет своей внутренней энергии. С точки зрения МКТ, это излучение возникает из-за ускоренного движения заряженных частиц (электронов и протонов) в составе атомов и молекул, которые совершают тепловые колебания. Чем выше температура тела, тем интенсивнее движутся его частицы и тем больше энергии оно излучает. Когда эти электромагнитные волны достигают другого тела, они могут быть поглощены им. Энергия волн при поглощении переходит во внутреннюю энергию тела, увеличивая кинетическую энергию его частиц, что приводит к повышению температуры. Так, например, Земля получает тепло от Солнца через космический вакуум.

Ответ: Процесс теплопередачи на основе молекулярно-кинетической теории объясняется как обмен энергией между частицами вещества. Этот обмен осуществляется тремя способами: теплопроводностью (передача энергии при столкновениях частиц без переноса вещества), конвекцией (перенос энергии потоками самого вещества в жидкостях и газах) и излучением (перенос энергии с помощью электромагнитных волн, испускаемых движущимися частицами).