Глава 1. Тепловые явления. § 7. Теплопроводность — с. 30
§ 7. Вопрос 1. Каков механизм передачи энергии по металлическому стержню при его нагревании?
При нагревании одного конца стержня частицы металла в этой части начинают двигаться быстрее. Благодаря взаимодействию с соседними частицами они передают им часть своей кинетической энергии, и соседние частицы тоже ускоряются. Так энергия последовательно передаётся от частицы к частице вдоль всего стержня, и он постепенно нагревается. Переноса самого вещества при этом не происходит: частицы лишь колеблются около своих положений равновесия.
§ 7. Вопрос 2. В чём состоит процесс теплопроводности?
Теплопроводность — это процесс передачи энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой за счёт теплового движения частиц и их взаимодействия между собой. Более быстрые частицы нагретой части тела при взаимодействии передают энергию более медленным частицам холодной части. Теплопроводность происходит при наличии разности температур и не сопровождается переносом вещества.
§ 7. Вопрос 3. Объясните плохую теплопроводность газов на основе МКТ.
В газах расстояние между молекулами во много раз больше размеров самих молекул, и взаимодействуют молекулы друг с другом очень слабо. Они редко сталкиваются, поэтому передача энергии от одной молекулы к другой происходит медленно. Следовательно, теплопроводность газов ещё хуже, чем жидкостей. Наиболее плохой теплопроводностью обладает сильно разреженный газ (вакуум), в котором молекулы почти не взаимодействуют.
§ 7. Вопрос 4. Объясните опыт (см. рис. 15), показывающий, что различные вещества обладают разной теплопроводностью. Медь или сталь обладает лучшей теплопроводностью? [на рисунке: медный и стальной стержни одинаковой длины и толщины, соединённые концами над пламенем спиртовки; на стержнях воском прикреплены гвоздики, часть гвоздиков на медном стержне упала]
Два стержня одинаковых размеров, медный и стальной, соединяют концами и нагревают место соединения. К стержням воском прикреплены гвоздики на одинаковых расстояниях. Нагреваясь, воск плавится, и гвоздики падают. На медном стержне падает больше гвоздиков и они отпадают дальше от пламени, чем на стальном. Значит, энергия по меди передаётся быстрее и на большее расстояние: разные вещества обладают разной теплопроводностью, и медь проводит тепло лучше стали.
§ 7. Вопрос 5. Приведите примеры применения веществ, имеющих хорошую и плохую теплопроводность.
Вещества с хорошей теплопроводностью (металлы) применяют там, где тепло надо быстро передать: из них изготавливают кастрюли, сковороды, радиаторы отопления, паяльники, теплообменники. Вещества с плохой теплопроводностью используют как теплоизоляторы: ручки посуды делают из дерева и пластмассы, чайные чашки и тарелки — из глины и фарфора, стены домов — из пористых материалов, а трубы с горячей водой покрывают слоем теплоизоляции. Одежда из шерсти и пуха сохраняет тепло, так как содержит между волокнами воздух.