Задание №4 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.
Для охлаждения горячего морса в кастрюле до 10 °С используют лёд:
в первом случае лёд кладут вниз, под дно кастрюли, во втором случае – наверх, в перевёрнутую крышку кастрюли (см. рисунок).
Процесс охлаждения морса в первом случае происходит (А)____________, чем во второй кастрюле. В первом случае процесс охлаждения морса осуществляется преимущественно за счёт (Б)__________. Плотность нижних охлаждённых слоёв жидкости (В)__________, поэтому они будут (Г)__________.
| Список слов и словосочетаний: | |
| 1) | теплопроводность |
| 2) | конвекция |
| 3) | быстрее |
| 4) | медленнее |
| 5) | меньше |
| 6) | больше |
| 7) | всплывать |
| 8) | оставаться внизу |
Правильный ответ
4168
Пояснение
Решение.
Для решения данной задачи необходимо рассмотреть способы теплопередачи в жидкостях, в частности — явление конвекции.
1. Анализ физических процессов: Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа. Она возможна только тогда, когда более плотные (обычно холодные) слои вещества находятся сверху, а менее плотные (тёплые) — снизу. Под действием силы тяжести холодные слои опускаются вниз, а тёплые вытесняются наверх.
2. Рассмотрение первого случая (лёд снизу): Когда лёд находится под дном кастрюли, он охлаждает нижние слои морса. При охлаждении плотность жидкости увеличивается (так как при понижении температуры объём большинства жидкостей уменьшается, а масса остаётся неизменной: ). Таким образом, плотность нижних охлаждённых слоёв становится больше (В — 6). Тяжёлые холодные слои уже находятся внизу, поэтому они будут оставаться внизу (Г — 8). Конвекционные потоки не возникают, и охлаждение всего объёма морса происходит крайне медленнее (А — 4), так как осуществляется преимущественно за счёт теплопроводности (Б — 1) самой жидкости и стенок сосуда, которая у жидкостей невелика.
3. Рассмотрение второго случая (лёд сверху): Когда лёд находится сверху, он охлаждает верхние слои морса. Их плотность увеличивается, и они начинают опускаться вниз, вытесняя тёплые слои наверх. Возникает интенсивная конвекция, благодаря которой весь объём морса охлаждается значительно быстрее, чем в первом случае.
Сопоставление с пропусками:
(А) Процесс в первом случае (лёд снизу) идёт медленнее (4).
(Б) В первом случае охлаждение идёт за счёт теплопроводности (1), так как конвекция затруднена.
(В) Плотность охлаждённых слоёв больше (6).
(Г) Так как они уже внизу и тяжелее остальных, они будут оставаться внизу (8).
Ответ: 4168
Источник: ФИПИ