Document 3859286

10. Какие законы объясняют явления, происходящие в термосе?
7f45
Лучший способ сберечь тепло – это воспользоваться термосом. Зеркальная бутылочка
состоит из двух стеклянных колб, вставленных одна в другую, которые позеркаленны
особым способом (стенки колб при этом покрываются тончайшей серебряной
пленкой). Воздух из этого пространства выкачивают и отверстие запаивают (чтобы
исключить потерю тепла за счет конвекции). Для чего же все это делается?
Окружающий воздух не нагреется – тепло не пройдет через безвоздушную прослойку
между колбами. Передачи тепла за счет излучения в пространство тоже не происходит,
т.к. зеркальный слой отражает тепловые лучи, как свет, снова внутрь колбы. А внешняя
колба позеркалена для того, чтобы тепловые и солнечные лучи снаружи не попали
внутрь и не нагрели содержимого, на случай, если в термосе находится холодная вода
или мороженое. Поэтому термос одинаково хорошо сохраняет первоначальную
температуру как холодных, так и горячих тел. Тепло может уйти или прийти только
через тоненькую через пробку, а пробка очень плохо передает тепло (исключить
потерю тепла за счет теплопередачи).
Экспериментальные задания:
1. Проверьте экспериментально, изменится ли скорость нагревания
воды в сосуде, если на поверхность воды налить тонкий слой масла.
Было проведено два эксперимента по нагреву воды в самоваре в объеме воды 1 литр. Без
использования масла вода закипела за 4,5 минут, с использованием масла, налитого на
поверхность воды тонким слоем в начале нагрева, вода закипела за 3 минуты. Слой масла
представляет собой своеобразную крышку, которая предохраняет поверхность воды от
испарения. В результате наиболее нагретые молекулы воды не улетучиваются, а остаются
внутри, сохраняя тем самым тепло внутри жидкости, и тем самым потери тепла за счет
испарения минимален.
2. В сосуд с водой поочередно бросают кусочки льда.
Постройте график полученной температурной зависимости.
Дайте теоретическое обоснование полученным результатам.
В результате проведенного эксперимента можно построить таблицу (через каждые 5 минут
измерялась температура воды):
№
Промежуток времени, мин
Температура, 0С
измерения
1
5
28
2
10
25
3
15
23
4
20
21
5
25
20
6
30
19
7
35
19
8
40
19
9
45
19
1
Температура, 0С
10
50
19
Можно построить на основе таблицы график зависимости температуры от времени:
Понижение температуры в течении первых 25 минут можно объяснить процессом передачи
тепла от теплой воды ко льду в результате
теплопроводности (вода обладает хорошей
График зависимости температуры от
теплопроводностью). Энергия необходима
времени
на то, чтобы растопить лед до воды при
температуре 0 0С, а затем нагреть эту воду
30
до температуры окружающей среды
25
(первоначальная температура воды выше 0
20
0
15
Температура, 0С
С). Как только растает весь лед и
10
установится
тепловое
равновесие,
5
дальнейшего понижения температуры не
0
происходит.
0
20
40
60
Время, мин.
2