ТЗ-2. Виды теплопередачи

Дидактические материалы по физике 8 класс А.Е. Марон (к учебнику А.В. Перышкина)

1. а) Какой кирпич — обыкновенный или пористый — обеспечит лучшую теплоизоляцию здания?
б) Почему не замерзает картофель, зарытый на зиму в яму?

а) лучшую изоляцию здания обеспечивает пористый кирпич, так как воздух, находящийся в пустотах кирпича, обладаем плохой теплопроводностью;
б) Земля обладает низкой теплопроводностью, поэтому в сильные морозы картофель в яме не замерзает.

2. а) В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить?
б) Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок?

а) В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте, т.к. сидя на месте птица может нахохлиться, тогда между перьями образуются воздушные пространства, которые ухудшают теплообмен между телом птицы и окружающей средой. Когда птица летит, между ее перьями нету воздуха, и она активнее отдает энергию в окружающую среду, и поэтому быстрее замерзает, б) В холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок, т.к. таким образом они уменьшают площадь поверхности своего тела, таким образом уменьшая теплоотдачу тела в окружающую среду.

3. а) Для какой цели зимой в большой мороз лицо иногда смазывают жирным кремом?
б) Каково назначение толстого слоя подкожного жира у китов, тюленей и других животных, обитающих в водах полярных морей?

а) жирный крем обладает низкой теплопроводностью, это препятствует охлаждению кожи на лице;
б) толстый слой подкожного жира обладает плохой теплопроводностью и тем самым предохраняет тела животного от переохлаждения в воде.

4. Почему на морозе металлические предметы кажутся более холодными, чем дерево или пробка? При какой температуре дерево и металл на ощупь будут казаться одинаково нагретыми? При какой температуре металлические предметы будут казаться сильнее нагретыми?

Металлические предметы обладают большей теплопроводностью, чем дерево или пробка. При температуре более 40°С при соприкосновении с металлическими предметами процесс теплообмена происходит быстрее, тело человека быстрее нагревается.

5. Как поступить, чтобы кофе быстрее остыл: сразу влить в него сливки или дать кофе немного остыть, а затем налить сливки?

Если молоко не добавлять сразу, то кофе будет остывать быстрее, так как начальная температура напитка будет выше и теплообмен с окружающей средой будет происходить быстрее.

6. а) Почему при варке варенья предпочитают пользоваться деревянной мешалкой? б) Почему алюминиевая кружка с горячим чаем обжигает губы, а фарфоровая чашка нет?

а) у дерева плохая теплопроводность и мешалка не нагревается;
б) потому что теплопроводность алюминия больше чем фосфора, следовательно, он быстрее нагревается и быстрее отдает тепло.

7. а) Чем дольше находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему? б) Почему опытные хозяйки предпочитают жарить на чугунных сковородках, а не на алюминиевых?

а) Чем дольше находится в употреблении чайник, тем медленнее закипает в нем вода, т.к. на стенках чайника образуется накипь, которая ухудшает теплопроводность и замедляет нагревание,
б) Опытные хозяйки предпочитают жарить на чугунных сковородках, а не на алюминиевых, т.к. теплопроводность чугуна выше теплопроводности алюминия, поэтому сковородка нагревается быстрее и более равномерно.

8. Чай сохраняется горячим в термосе. Можно ли сохранить в нем холодный морс?

В термосе можно какое-то время сохранить как горячие напитки, так и холодные, потому что между стенками термоса (колбой и внешним корпусом) находится материал, обладающей плохой теплопроводностью.

9. Почему в пустынях очень большая суточная амплитуда температуры?

В пустыне очень скудная растительность, поэтому песок ночью в результате конвекции и излучения очень быстро теряют энергию.

10. Почему небольшую стеклянную палочку, накаленную с одного конца, можно держать за другой конец, не обжигая пальцев, а железный прут нельзя?

Потому что стекло, в отличие от железа, обладает малой теплопроводностью, поэтому температура стеклянной палочки увеличивается медленнее, чем температура железной палочки.

11. а) С какой целью зимой на радиаторы автомобилей надевают утеплительный чехол?
б) Зачем ствол винтовки покрывают деревянной накладкой?

а) для того, чтобы уменьшить охлаждение радиатора и двигателя;
б) при выстреле ствол винтовки сильно нагревается, а дерево имеет низкую теплопроводностью, таким образом предотвращается ожог человека.

12. Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты?

Шапки — папахи и ватные халаты обладают плохой теплопроводностью, поэтому препятствуют нагреванию тела человека.

13. Что приносит вред растениям, особенно злаковым: обильный снег или бесснежная зима?

Бесснежная зима, потому что воздух, который находится между снежинками, обладает низкой теплопроводностью, тем самым тепло, которое излучает земля, остается под слоем снега.

14. а) Почему радиаторы водяного или парового отопления ставят чаще всего внизу комнаты?
б) Объясните, каким образом охлаждается воздух в комнате зимой при открытой форточке.

а) холодный воздух тяжелее теплого, поэтому он опускается вниз, где нагревается радиаторами;
б) воздух охлаждается способом конвекции. Поступающий из форточки холодный воздух опускается вниз, а теплый поднимается вверх и уходит через форточку.

15. Листы бумаги поднесены к свече сбоку и сверху (рис. 3). Почему первый лист не загорается, а второй быстро воспламеняется?

Потому что горячий воздух поднимается вверх и самая высокая температура будет в верхнем слое пламени свечи.

16. а) Объясните, как образуются бризы. б) Когда парусным судам удобнее входить в гавань — днем или ночью?

а) Бризы — местные ветры, дующие днём с моря на сушу, а ночью с суши на море. Дневной бриз: воздух над сушей нагревается сильнее, чем над морем и поднимается вверх, так как плотность теплого воздуха меньше, чем плотность холодного. В результате этого давление воздуха у поверхности земли уменьшается и к этому месту приходит более холодный воздух с моря. Ночной бриз — обратное явление: суша, прогретая за день, остывает быстрее, чем вода.
б) Парусным судам удобнее входить в гавань днем, когда бриз дует с моря на сушу.

17. а) В какой трубе лучше образуется тяга — в кирпичной или металлической, если они имеют одинаковую высоту?
б) Когда тяга в трубах лучше — зимой или летом?
в) Почему, в то время когда в комнате начинает топиться печь, наблюдается понижение температуры?

а) металлы обладают большей теплопроводностью. Горячие газы, двигаясь вверх по металлической трубе, охлаждаются быстрее, нежели при движении газов по кирпичной трубе. Плотность газов увеличивается, разность давлений в трубе и вне ее уменьшается, уменьшается и тяга;
б) при условии неизменности высоты грубы тяга в ней гем сильнее, чем больше разность давлений на уровне основания трубы горячего воздуха в трубе и более холодного наружного воздуха. С понижением температуры наружного слоя воздуха зимой его плотность увеличивается, увеличивается и его давление. Таким образом, тяга в печных трубах зимой больше, чем летом;
в) в трубе создается тяга, и нагретый воздух в результате конвекции улетает в трубу.

18. а) Планер может довольно высоко подниматься вверх, несмотря на то что у него нет двигателя. Объясните, как это получается.
б) Известен случай, когда парашютист с раскрытым парашютом, вместо того чтобы опускаться вниз, поднимался вверх. Как это могло случиться?

а) Планер может довольно высоко подниматься вверх, несмотря на то, что у него нет двигателя, благодаря восходящим потокам теплого легкого воздуха, поднимающимся с нагретой земли.
б) Парашютист с открытым парашютом вместо того, чтобы опускаться вниз, поднимался наверх, благодаря восходящим потокам теплого легкого воздуха, поднимающимся с нагретой земли.

19. Почему, если трубу поднести к пламени, как показано на рисунке 4, а, то пламя разгорается сильнее, а если поставить, как показано на рисунке 4, б, то пламя гаснет?

Потому что в случае рис. 4а вследствие разницы давлений образуется тяга, а на рис. 46 нижний край плотно прилегает к столу и тяга не образуется.

20. Почему в искусственных спутниках Земли и космических кораблях необходима принудительная циркуляция воздуха?

В состоянии невесомости отсутствует естественная конвекция в жидкостях и газах. Поэтому приходится пользоваться вынужденной конвекцией.

21. а) Почему вентиляторы для очистки воздуха обычно помещают у потолка?
б) Почему в холодных помещениях прежде всего мерзнут ноги?

а) это улучшает циркуляцию воздуха, так как теплый воздух вместе с различными примесями поднимается вверх и вентилятором удаляется из помещения;
б) потому что в результате конвекции холодный воздух опускается вниз.

22. Почему в утренние и ночные часы полет на самолете происходит спокойнее — меньше болтает и укачивает?

Потому что нагревание воздуха приводит к большой турбулентности.

23. Если в весенний солнечный день выйти в поле и посмотреть вдоль поверхности вспаханного участка земли, то все предметы за ним кажутся нам колеблющимися. Объясните причину наблюдаемого явления.

Вспаханная почва в такой день излучает тепло, которое поднимается вверх, лучи света преломляются по разному

24. Для чего поверхность стеклянного баллона термоса покрывают слоем серебра? Зачем выкачивают воздух между двойными стенками баллона?

Чтобы уменьшить теплопроводность. Лишенное воздуха пространство между стеклами почти не проводит тепло.

25. Если весной или осенью ожидается ясная ночь, садовники разводят костры, дающие много дыма, обволакивающего растения. Зачем?

Дым тяжелее воздуха, он стелется по земле и защищает растения от замерзания. Кроме этого ночью поверхность Земли теряет энергию путем конвекции и излучения; дым плохо пропускает тепловое излучение и нарушает конвекционные потоки воздуха.

26. Почему города, в которых воздух загрязнен пылью и дымом, получают меньше солнечной энергии?

Непрозрачная дымовая среда препятствует проникновению солнечных лучей.

27. Рабочие горячих цехов и кочегары носят комбинезоны, покрытые металлическими блестящими чешуйками. Почему они хорошо защищают человека от жары?

Потому что происходит отражение тепловых лучей

28. С помощью тепловизора (так называемого прибора «ночного видения») можно обнаружить различные тела, даже незначительно нагретые, причем независимо от того, освещены эти юла или находятся в полной темноте. Какое физическое явление используется в этих приборах?

Любое нагретое тело является источником излучения, прибор «ночного видения» фиксирует это излучение.

29. Почему в летний день температура воды в водоемах ниже температуры песка на берегу? А как бывает ночью?

В летний день температура воды в водоемах ниже температуры песка на берегу, т.к. вода имеет большую теплоемкость, поэтому прогревается дольше, чем песок, к тому же все время перемешивается за счет конвекции. Ночью же вода остывает медленнее, чем песок, поэтому ее температура выше температуры песка на берегу.

30. Полоска бумаги, плотно обмотанная вокруг медного стержня и внесенная на короткое время в пламя горелки, не загорается и не обугливается. Если же вместо медного взять деревянный стержень, то бумага быстро воспламеняется. Объясните причину наблюдаемого явления.

Полоска бумаги, обмотанная вокруг медного стержня и внесенная в пламя горелки, не загорается, т.к. медь обладает хорошей теплопроводностью и быстро отводит тепло, поступающее от горелки. Если же вместо медного взять деревянный стержень, бумага быстро воспламенится, т.к. теплопроводность дерева намного хуже, и оно не так хорошо отводит тепло.

31. а) Почему угли костра долго сохраняются в раскаленном состоянии, а разбросанные гаснут быстро?
б) Раскаленный уголь, положенный на металлическую Пластинку, быстро гаснет, а на деревянной доске продолжает тлеть. Почему?

а) у собранных в кучу углей только наружные угли соприкасаются с окружающим воздухом. Если нет сильного ветра, то вокруг них создается покрывающий теплый слой, затрудняющий дальнейшее поступление воздуха и не допускающий остывания за счет излучения;
б) потому что у металла большая теплопроводность и теплоемкость.