Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
В жаркий день туристы налили холодную воду из колодца в две одинаковые пластиковые бутылки. Одну из них они несли в полиэтиленовом пакете, а другую в рюкзаке, завёрнутую в толстый шерстяной свитер. Вода в какой бутылке нагреется быстрее? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть способы теплопередачи между окружающей средой и водой в бутылках.
1. Физическое явление: В данной ситуации происходит процесс теплопередачи от более горячего окружающего воздуха к холодной воде. Основными видами теплопередачи здесь являются теплопроводность и конвекция.
2. Свойства материалов:
— Полиэтиленовый пакет является очень тонким и обладает высокой теплопроводностью по сравнению с шерстью. Он практически не препятствует передаче тепла от воздуха к бутылке.
— Шерстяной свитер — это пористый материал, между волокнами которого находится много воздуха. Воздух обладает очень низкой теплопроводностью, а шерсть препятствует его перемешиванию (конвекции). Таким образом, свитер выступает в роли хорошего теплоизолятора.
3. Сравнение процессов:
Бутылка в пакете будет нагреваться за счёт теплообмена с горячим воздухом достаточно быстро. Бутылка, завёрнутая в свитер, защищена слоем теплоизолятора, который значительно замедляет приток тепла извне. Следовательно, тепловая энергия будет поступать к воде в рюкзаке гораздо медленнее.
4. Вывод: Вода в бутылке, которая находится в полиэтиленовом пакете, нагреется быстрее, так как пакет не обладает существенными теплоизоляционными свойствами в отличие от шерстяного свитера.
Ответ: Быстрее нагреется вода в бутылке, которую несли в полиэтиленовом пакете. Шерстяной свитер содержит много воздуха и является плохим проводником тепла (хорошим теплоизолятором), поэтому он замедляет нагревание воды во второй бутылке.
Источник: ФИПИ