ГДЗ по физике, 8 класс, Перышкин, номер 7.1: Теплопроводность

План решения:

Для ответа на первый вопрос необходимо рассмотреть микроскопическую структуру металлов и механизм теплопроводности в них. Для второго вопроса нужно сравнить коэффициент теплопроводности воды и воздуха, а также учесть влияние испарения влаги.

Вычисление и рассуждения:

1. Механизм передачи энергии в металлическом стержне.
В металлах существуют свободные электроны, которые могут перемещаться по всему объему кристаллической решетки. При нагревании одного конца стержня кинетическая энергия частиц (ионов решетки и свободных электронов) в этой области увеличивается. Свободные электроны, обладая высокой подвижностью, быстро переносят энергию от нагретого участка к холодному, сталкиваясь с другими частицами и передавая им часть своей энергии. Таким образом, основной вклад в теплопроводность металлов вносят именно свободные электроны, что делает их отличными проводниками тепла.

2. Греет ли мокрое одеяло?
Нет, мокрое одеяло не греет, а наоборот, усиливает потерю тепла телом человека. Это объясняется двумя факторами:
а) Коэффициент теплопроводности воды значительно выше, чем у воздуха. В сухом одеяле между волокнами ткани задерживается воздух, который является плохим проводником тепла и создает теплоизоляционный слой. Когда одеяло намокает, вода вытесняет воздух из пор ткани. Теплопроводность воды примерно в 20–25 раз выше теплопроводности воздуха (λ_вода ≫λ_воздух), поэтому тепло от тела начинает быстрее передаваться через ткань наружу.
б) Испарение влаги. Мокрая ткань содержит воду, которая при контакте с теплым телом начинает испаряться. Процесс испарения требует затраты большого количества энергии (теплоты парообразования). Эта энергия забирается у тела, что приводит к дополнительному охлаждению.

Проверка:

Ответ согласуется с известными физическими законами: металлы обладают высокой теплопроводностью благодаря электронному механизму, а влажные материалы теряют свои теплоизоляционные свойства из-за замены воздуха водой и эффекта испарительного охлаждения. Практический опыт подтверждает, что спать под мокрым одеялом холодно.