Задание №5 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
В тёплом помещении в два одинаковых стакана поместили одинаковые кубики льда, но второй стакан накрыли шерстяным шарфом. В каком из стаканов лёд растает быстрее при прочих равных условиях?
В стакане, накрытом шерстяным шарфом, лёд растает быстрее, так как шарф будет поглощать тепловые лучи и дополнительно греть лёд.
В стакане, накрытом шерстяным шарфом, лёд будет таять медленнее, так как шарф будет препятствовать теплообмену между кубиками льда и окружающей средой.
В обоих случаях, если кубики льда одинаковые, процесс таяния льда будет проходить примерно одинаково, так как теплопроводность шарфа (содержащего воздушные промежутки) и просто воздуха примерно равны.
Ответ зависит от разности температур льда и воздуха в помещении.
Правильный ответ
2
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо рассмотреть процесс теплообмена между льдом и окружающей средой (воздухом в тёплом помещении).
1. Физическое явление: Лёд тает, когда получает энергию извне. В тёплом помещении температура воздуха выше температуры плавления льда (). Следовательно, теплота передаётся от воздуха к льду посредством теплопроводности и конвекции.
2. Роль шерстяного шарфа: Шерсть является пористым материалом, между волокнами которого находится воздух. И шерсть, и неподвижный воздух обладают очень низкой теплопроводностью. Таким образом, шерстяной шарф выступает в роли теплоизолятора.
3. Сравнение условий:
— В первом стакане лёд открыт для контакта с тёплым воздухом помещения, теплообмен происходит беспрепятственно.
— Во втором стакане шарф создаёт барьер, который значительно замедляет приток тепла от тёплого воздуха к холодному льду.
4. Вывод: Так как во втором стакане приток энергии к льду ограничен теплоизоляционными свойствами шарфа, процесс плавления в нём будет протекать медленнее. Следовательно, в первом стакане лёд растает быстрее, а во втором (накрытом шарфом) — медленнее.
Это соответствует утверждению № 2.
Ответ: 2
Источник: ФИПИ