Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
В жаркий день туристы налили холодную воду из колодца в две одинаковые стеклянные бутылки. Одну из них завернули в сухое полотенце, а другую в мокрое полотенце. Вода в какой бутылке нагреется быстрее? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть физические процессы, происходящие на поверхности бутылок в жаркий день.
1. Физическое явление: Основным процессом здесь является испарение жидкости. Испарение — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, который сопровождается поглощением энергии. Поскольку при испарении жидкость покидают самые быстрые молекулы (обладающие наибольшей кинетической энергией), средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается, что приводит к охлаждению жидкости и поверхности, с которой происходит испарение.
2. Сравнение условий:
— Бутылка в сухом полотенце: Сухое полотенце содержит в своих порах воздух, который является плохим проводником тепла (хорошим теплоизолятором). Оно замедляет теплообмен между горячим окружающим воздухом и холодной водой, но само по себе не охлаждает бутылку.
— Бутылка в мокром полотенце: С поверхности мокрого полотенца происходит интенсивное испарение воды. На этот процесс расходуется энергия (скрытая теплота парообразования), которая отбирается как от окружающего воздуха, так и от самой бутылки с водой. Благодаря этому температура мокрого полотенца становится ниже температуры окружающего воздуха.
3. Вывод: Так как мокрое полотенце постоянно охлаждается за счёт испарения, разность температур между водой в бутылке и её «оболочкой» будет меньше, чем в случае с сухим полотенцем. Следовательно, приток тепла к воде во второй бутылке будет идти медленнее.
Таким образом, вода в бутылке, завернутой в сухое полотенце, нагреется быстрее, так как она не получает дополнительного охлаждения за счёт испарения влаги.
Ответ: Вода нагреется быстрее в бутылке, завернутой в сухое полотенце.
Источник: ФИПИ