Номер 7, страница 15 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

7. Почему в термосе (рис. 23, а) долго сохраняются горячими чай, кофе? Зачем откачивают воздух из пространства между двойными стеклами термоса (рис. 23, б)?

Рис. 23

Почему в термосе (рис. 23, а) долго сохраняются горячими чай, кофе?

В термосе горячие напитки, такие как чай или кофе, долго сохраняют свою температуру, потому что его конструкция эффективно препятствует теплообмену с окружающей средой. Тепло может передаваться тремя основными способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Термос устроен так, чтобы минимизировать все три вида теплопередачи.

1. Уменьшение теплопроводности и конвекции. Основной элемент термоса — это колба с двойными стенками (сосуд Дьюара), как показано на рисунке 23, б. Из пространства между этими стенками откачан воздух, что создает вакуум. Вакуум является чрезвычайно плохим проводником тепла, так как в нем практически отсутствуют частицы (молекулы), которые могли бы передавать тепловую энергию от горячей внутренней стенки к холодной внешней. Таким образом, передача тепла через теплопроводность и конвекцию почти полностью исключается.

2. Уменьшение теплового излучения. Внутренние поверхности двойных стенок колбы обычно покрывают отражающим слоем, например, посеребряют. Горячая жидкость внутри термоса испускает тепловое (инфракрасное) излучение. Зеркальная поверхность отражает это излучение обратно внутрь, к жидкости, не позволяя ей остывать за счет потерь на излучение.

3. Уменьшение теплопотерь через пробку. Пробка, закрывающая термос, сделана из материала с низкой теплопроводностью (например, из пластика или пробки). Это предотвращает утечку тепла и испарение жидкости через горлышко сосуда.

Благодаря всем этим мерам, тепловая энергия "заперта" внутри термоса, и напитки остаются горячими в течение многих часов.

Ответ: В термосе горячие напитки долго сохраняют свою температуру, так как его специальная конструкция (сосуд с двойными стенками, вакуум между ними, зеркальное покрытие стенок и теплоизолирующая пробка) значительно уменьшает потерю тепла путем теплопроводности, конвекции и излучения.

Зачем откачивают воздух из пространства между двойными стеклами термоса (рис. 23, б)?

Воздух, как и любое вещество, состоящее из молекул, способен передавать тепло. В газе, таком как воздух, передача тепла происходит в основном двумя способами: теплопроводностью и конвекцией.

Теплопроводность в газе — это процесс передачи энергии от более нагретых молекул к менее нагретым при их столкновениях. Конвекция — это перенос тепла потоками самого газа: теплый воздух поднимается, а холодный опускается, создавая циркуляцию, которая эффективно переносит тепло.

Когда из пространства между двойными стенками термоса откачивают воздух, там создается вакуум — среда с крайне малым количеством молекул. В безвоздушном пространстве:

• Практически прекращается передача тепла за счет теплопроводности, так как почти нет молекул, которые могли бы сталкиваться и передавать энергию от внутренней горячей стенки к внешней холодной.
• Становится невозможной передача тепла за счет конвекции, так как нет среды (воздуха), в которой могли бы возникнуть конвекционные потоки.

Таким образом, вакуум выступает в роли превосходного теплоизолятора, который является ключевым элементом для поддержания температуры внутри термоса.

Ответ: Воздух откачивают из пространства между двойными стенками термоса для создания вакуума. Вакуум является очень хорошим теплоизолятором, так как в нем почти отсутствуют молекулы, способные переносить тепло посредством теплопроводности и конвекции. Это позволяет значительно сократить теплопотери и надолго сохранить температуру содержимого термоса.