Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, в него следует опустить металлическую ложку.

Данное явление объясняется следующими физическими закономерностями:

1. Тепловое расширение: При нагревании тела расширяются. Стекло обладает плохой теплопроводностью. Когда мы наливаем кипяток в стакан, внутренний слой стекла быстро нагревается и расширяется, в то время как внешний слой ещё остаётся холодным. Из-за возникающих механических напряжений между слоями стекло может треснуть.

2. Теплопроводность: Металлы обладают очень высокой теплопроводностью по сравнению с деревом или стеклом. Металлическая ложка, опущенная в стакан, начинает интенсивно поглощать тепловую энергию от вливаемого кипятка.

3. Перераспределение теплоты: Благодаря высокой теплопроводности и большой теплоёмкости (в сравнении с тонким слоем воды, касающимся дна), металлическая ложка забирает значительную часть теплоты на себя. В результате температура воды, соприкасающейся со стенками стакана, снижается быстрее, и нагрев стекла происходит более равномерно и плавно.

4. Сравнение материалов: Дерево является плохим проводником тепла (теплоизолятором). Деревянная ложка практически не отберёт тепло у кипятка, и риск того, что стакан лопнет, останется таким же высоким, как и без ложки.

Таким образом, металлическая ложка служит своеобразным «теплоотводом», снижая резкий перепад температур в стекле.

Ответ: Металлическую ложку. Металл обладает высокой теплопроводностью и забирает часть теплоты кипятка на себя, уменьшая резкий нагрев и расширение стенок стакана.

Источник: ФИПИ