Задание №5 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Горячий чайник какого цвета – чёрного или белого – при прочих равных условиях остывает быстрее и почему?
белый, так как его теплопроводность выше
белый, так как тепловое излучение от него более интенсивное
чёрный, так как его теплопроводность выше
чёрный, так как тепловое излучение от него более интенсивное
Правильный ответ
4
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо рассмотреть способы теплопередачи, с помощью которых горячий чайник отдает энергию в окружающую среду. Основными способами являются конвекция, теплопроводность и тепловое излучение.
1. Физическое явление: Любое нагретое тело испускает электромагнитное излучение (инфракрасные лучи). Интенсивность этого излучения зависит не только от температуры тела, но и от состояния его поверхности, в частности, от её цвета и фактуры.
2. Зависимость от цвета: В физике известно, что тела с тёмной (черной) поверхностью являются не только хорошими поглотителями энергии, но и лучшими излучателями. Тела с белой или зеркальной поверхностью, напротив, плохо поглощают и плохо излучают энергию, так как большая часть падающих на них лучей отражается, а собственное излучение минимизируется.
3. Применение к условию: Поскольку чёрный чайник излучает энергию более интенсивно, чем белый (при одинаковой температуре и форме), он будет терять внутреннюю энергию быстрее. Следовательно, при прочих равных условиях чёрный чайник остынет быстрее.
4. Анализ вариантов: Теплопроводность (варианты 1 и 3) зависит от материала, из которого сделан чайник, а не от цвета его краски. Поэтому ключевым фактором здесь является именно интенсивность теплового излучения.
Ответ: 4
Источник: ФИПИ