Контрольні запитання
1. Що називають теплопровідністю?
Теплопровідність — це вид теплопередачі, який зумовлений хаотичним рухом і взаємодією частинок речовини й не супроводжується перенесенням цієї речовини.
2. Опишіть дослід, який демонструє, що метали добре проводять тепло.
До мідного стрижня за допомогою воску прикріплюють кнопки. Один кінець стрижня поміщають у полум’я пальника. Частинки металу, які перебувають у полум’ї, розігріваються і збільшують швидкість руху. Ці частинки взаємодіють із сусідніми та передають їм енергію. У результаті температура підвищується послідовно вздовж стрижня, воск розм’якшується, і кнопки одна за одною відпадають.
3. Як відбувається передавання енергії в разі теплопровідності?
Енергія передається через взаємодію частинок речовини: йони коливаються навколо положень рівноваги, а вільні електрони (у металах) рухаються подібно до молекул газу. Частинки, що мають більшу енергію, взаємодіють із сусідніми і «розгойдують» їх, передаючи енергію далі вздовж тіла.
4. У якому стані речовина гірше проводить тепло — у твердому, рідкому чи газоподібному?
Речовина гірше проводить тепло у газоподібному стані. Відстань між молекулами газів набагато більша за відстань між молекулами рідин і твердих тіл, тому зіткнення частинок відбуваються рідше й енергія передається повільніше.
5. Чому тварини не замерзають навіть у досить сильний мороз?
Вовна, хутро і пух погано проводять тепло й надійно захищають тіла тварин від охолодження. Восени хутро тварин довшає та густішає, що посилює теплоізоляцію.
6. Які матеріали добре проводять тепло? Де їх застосовують?
Найкращими провідниками тепла є метали (залізо, мідь, срібло). Їх застосовують там, де потрібно швидко передати тепло від одного тіла до іншого: каструлі, сковорідки, батареї опалення.
7. Назвіть матеріали, які погано проводять тепло. Де їх застосовують?
Погано проводять тепло повітря, дерево, вода, скловолокно, вата і хутро. Їх застосовують там, де потрібно запобігти нагріванню або охолодженню тіл: дерев’яні ручки джезв, ватяні та хутряні куртки, теплоізоляція будівель.
Вправа 13
1. Яка з наведених нижче речовин є «зайвою» в переліку? Залізо, мідь, кисень, чавун, ртуть.
Кисень — «зайвий», бо це газ, решта — метали (тверді при кімнатній температурі, ртуть — рідкий метал).
2. Чому з погляду фізики вираз «шуба гріє» є неправильним?
Шуба не створює тепло, а лише зменшує тепловтрати (поганий провідник і утримує повітря). Гріє тіло, бо виробляє тепло обмін речовин.
3. Яку функцію виконує пух у підкладках зимових курток?
Пух утримує шари повітря й різко зменшує теплопровідність, тобто ізолює від холоду.
4. Чому склопакети у вікнах сприяють кращій теплоізоляції?
Між шибами є шар повітря або інертного газу з малою теплопровідністю; додаткові шари зменшують теплопередачу й конвекцію.
5. Який кубик був на рушнику, а який — на металевій тарілці?
а — на рушнику, бо тане повільніше через погану теплопровідність тканини; б — на металевій тарілці, бо метал швидко відводить тепло і лід швидше тане.
6. Яка ложка спричинить сильніший опік при 90 °C і чому?
Металева, бо має велику теплопровідність і швидко передає тепло шкірі; дерев’яна — теплоізолятор і обпікає менше.
7. Яку лаву обрати при температурі повітря 15,8 °C і 36,6 °C? Чому?
За 15,8 °C — дерев’яну, бо дерево гірше проводить тепло й не відбиратиме його від тіла так швидко, як метал.
За 36,6 °C — дорівнює нормальній температурі людського тіла, не буде відбуватися значного теплообміну ні з дерев’яною, ні з металевою лавою. Тому обидві будуть однаково комфортними з погляду температури, і вибір залежатиме від зручності.