Имеются деревянный и металлический шарики одинакового объема какой из шариков при комнатной
Перейти к содержимому

Имеются деревянный и металлический шарики одинакового объема какой из шариков при комнатной

  • автор:

Решу ЕГЭ и Незнайка объединились,

чтобы запустить свои курсы ЕГЭ в Тик-Ток формате. Никаких скучных вебинаров, только залипательный контент!

Готовься к ЕГЭ в Тик-Ток формате

«Незнайка» и «Решу ЕГЭ» запускают свои курсы подготовки. Короткие видео, много практики и нереальная польза!

‘; $pop_rand = mt_rand(1,3); $pop_rand_code = $; echo $pop_rand_code; //> ?—>
Вы отправили работу на проверку эксперту. Укажите номер телефона на него придет СМС
Незнайка → ОГЭ → Физика → Демонстрационный ОГЭ по физике → Задание 24

Задание № 10135

Имеются деревянный и металлический шарики одинакового объёма. Какой из шариков в 40-градусную жару на ощупь кажется холоднее? Ответ поясните.

Решать другие задания по теме:
Показать ответ
Комментарий:

1. Деревянный шарик в сорокоградусную жару на ощупь кажется холоднее.

2. Теплопроводность металлического шарика больше теплопроводности деревянного. Теплоотвод от металлического шарика к более холодному пальцу происходит интенсивнее, это создаёт ощущение более горячего тела.

Почему металлические предметы всегда прохладные на ощупь, даже если находятся в теплом помещении?

Вспомните, насколько горячей кажется ложка в чашке горячего чая. Деревянная ложка, даже если ее нагреть до той же температуры, не будет казаться столь горячей.

Все дело в высокой теплопроводности металла. Температура тела 36,6°C (правда, верхние слои кожи немного холоднее). Если прикоснуться к более холодному предмету, тепло начнет перетекать в него. Температура вблизи поверхности кожи снизится, и мы почувствуем прохладу (или сильный холод, если контраст велик).

Отдаваемое нашим телом тепло нагревает верхние слои холодного предмета. Но если он обладает высокой теплопроводностью (как металл), то энергия быстро растекается по всему объему, рост температуры оказывается незначительным, и перетекание тепла продолжается — мы чувствуем, что предмет остается холодным.

При низкой теплопроводности (как у дерева) внешние слои прогреваются очень быстро — иногда так быстро, что мы даже не обращаем внимания на то, что несколько секунд предмет кажется чуть прохладным. После этого теплоотдача почти останавливается, и мы чувствуем, что предмет согрелся.

С горячими предметами всё обстоит с точностью до наоборот.

Высокая теплопроводность металлов объясняется наличием в них свободных электронов — тех самых, что обеспечивают электропроводность металлов. Электроны в металлах в отличие от атомов не остаются на месте, а быстро перемещаются по всему объему, перенося при этом тепло.

Показать комментарии (21)
Свернуть комментарии (21)

Батарей 11.05.2011 09:02 Ответить

То есть теплопередача осуществляется свободными электронами? А можно ссылочку на более подробную информацию об участии электронов в проведении тепла? И чем в таком случае объяснить высокую теплопроводность и низкую электропроводность алмаза?

Vladimir_V >» /> Батарей <img decoding=19.07.2012 |17:26 Ответить

Это вопрос уже несколько за пределами темы. Ключевой момент — теплопроводность, а уже ее генезис — вторичен.
Кстати, недавно появился новый материал — вспененный никель с микрокапсулами. Теплопроводность — как у пенопласта. А ведь это металл!
Но такой металл будет на ощупь много теплее любого дерева.

taras >» /> Vladimir_V <img decoding=10.10.2017 |12:32 Ответить

Металлическая пена и электричество проводит плохо. А тепло электроны всё таки даже в сплошном металле переносят хуже, чем электрический заряд.

taras >» /> Батарей <img decoding=10.10.2017 |12:31 Ответить

Тем, что электроны — не единственный переносчик. Электроны проводимости — лучший переносчик, из имеющихся в твёрдых телах. Но ещё лучше тепло переносятся молекулами жидкости или газа. Или атомами в случае одноатомного газа, или металлического расплава. Но не всегда, а только при эффективной конвекции. Если греть сверху, то тепло атомами и молекулами жидкостей и газов переносится очень плохо. Поэтому то вата — хороший тепло-изолятор: там очень затруднена конвекция. И несколько хуже, чем электроны, но иногда тоже не плохо тепло переносится атомами кристалла. Если убрать один переносчик, то определяющее значение получает следующий. В кристалле алмаза тепло хорошо передают атомы самого кристалла, в металле они бы это делали не хуже, да вот беда — электроны проводимости уже переносят слишком большую тепловую мощность и самому кристаллу остаются крохи.

aif 18.05.2011 14:44 Ответить

Все просто. В металлах переносят тепло в основном электроны (смотреть Видемана -Франца закон). В алмазе нет свободных электронов, и теплопроводность осуществляется за счет колебаний атомов в решетке (фононы).

TutorState.com 01.07.2011 01:40 Ответить

В ответе не всё правильно, хотя сама ссылка на теплопроводность предметов, как причину, правильная. Главная «фишка» в том, что нервные клетки, служащие датчиками температуры, расположены не в предмете, конечно, а в вашей коже и мерят, фактически, не температуру предмета, а температуру кожи, касающуюся предмета. А дальше как было обьяснено: если теплопроводность предмета высокая, то поверхностная часть кожи, где находятся нервные клетки, меняет температуру в сторону температуры предмета, и, разумеется, чем выше теплопроводность предмета, тем это изменение выше. Поэтому при комнатной температуре, которая ниже температуры тела, когда кожа соприкосается только с воздухом, температура того слоя кожи человека, где располагаются нервные клетки, достаточно далека от температуры воздуха, так как теплопроводность воздуха очень маленькая, но мы воспринимаем «показания» нервных клеток как температуру воздуха. Но вот мы коснулись поверхности металла, имеющего ту же комнатную температуру, и из-за повышения теплопроводности понижается температура кожи, и мы чуствуем это, но воспринимаем как то, что металл холоднее.

silly_sad 16.09.2011 11:52 Ответить

вообще рубрика гениальная.
но этот ответ мне категорически не понравился — его способен понять только тот (кто уже знает о теплопроводности (додумать то (чего автор стыдливо умалчивает) (типо так станет понятнее детем. ага!)))

а вообще типовое отношение к детям.
и никаких им картинок не доросли ещё!

хотя теплопроводность вполне объяснима на пальцах

taras >» /> silly_sad <img decoding=10.10.2017 |12:59 Ответить

Найди ребёнка, который НЕ знает о теплопроводности.

taras >» /> silly_sad <img decoding=10.10.2017 |13:01 Ответить

«хотя теплопроводность вполне объяснима на пальцах» Ну попробуй объяснить. Я кандидат наук. Но даже я скорей всего НЕ пойму. Поймёт ли Хоккинг? Чёрт его знает.

Neznayka 29.03.2012 15:18 Ответить

Извиняюсь, но последний комментарий ниочем, а ответ TutorState.com не отвечает на вопрос первого.

Согласен с silly_sad, очень даже непонятно многое, не то что детям.

belyvil 09.09.2012 22:27 Ответить

очень прекрасные обьяснения, вообще ничего не понятно о чем тут коментируют детям. прежде чем сказать нужно думать

taras >» /> belyvil <img decoding=10.10.2017 |13:03 Ответить

Какую букву не разглядел?

balexei 19.10.2012 22:45 Ответить

Где можно прочитать о свойствах «вспененного никеля с микрокапсулами»?

Q33NY 03.03.2013 17:31 Ответить

Ещё хочется уточнить, что температурные рецепторы кожи чувствуют не столько температуру, сколько её изменение. То есть ощущение тепла — это повышение температуры рецепторов, ощущение холода — понижение. Доказывается просто:
Берём ёмкость с холодной водой, ёмкость с тёплой водой и какой-нибудь предмет промежуточной температуры. Если подержать руку в холодной воде, а затем потрогать предмет, он покажется тёплым. Если подержать руку в тёплой воде, а затем потрогать предмет, он покажется холодным.

роткив >» /> Q33NY <img decoding=21.06.2014 |22:16 Ответить

банально просто,а главное ничего не объясняет. глубже копай товарищ.

taras >» /> Q33NY <img decoding=10.10.2017 |13:09 Ответить

У человека они чувствуют именно температуру. Доказывается просто: попробуй залезть в прохладную воду и постепенно её нагреть до 40-ка градусов. Как бы медленно вода ни нагревалась, ты почувствуешь тепло. У лягушек тепловые рецепторы чувствуют производную температуры по времени. Доказывается просто: берём двух лягушек, одну бросаем в кипяток, она выпрыгивает, вторую бросаем в холодную воду и варим на медленном огне, она спокойна. Другое дело, что чем разница в температуре контрастнее, тем легче её почувствовать. Но одномоментно между двумя точками, разделёнными в пространстве, а производную температуры по времени человек не способен почувствовать вообще. Доказывается также просто: попробуй схватиться за нагретое жало паяльника, больно станет только секунд через 5. А металлурги умудрялись даже совать руки в расплав и не чувствовать при этом вообще ничего. А фокус прост: тепловая инерция больше нервной. То есть чтоб даже кожа нагрелась, нужно как минимум несколько секунд, а сравнение происходит на масштабе долей секунды, максимум где то пары третий.

T_Im 12.05.2017 23:56 Ответить

ИМХО, в объяснении упущен главный ключевой момент: теплое помещение (следовательно, и находящиеся в нем металлические предметы), как правило, _заведомо_ холоднее человеческого тела (20+C и 30+C, почему так получилось — это уже другой детский вопрос). И уже из этого факта и высокой теплопроводности металла следует ощущение холода.

taras >» /> T_Im <img decoding=10.10.2017 |13:16 Ответить

Чтоб почувствовать перепад в жалкие 6 градусов, нужна гиря где то под центнер. А перепад между кожей кистей рук и снегом я, например, ощущаю, когда он превышает 60 градусов. Между той же кожей и воздухом — начиная с 80-ти градусов. И или как правило, что значит обычно, то есть всё таки не всегда, или заведомо. Крокодил зелёный не может быть синим как морковка.

taras 10.10.2017 12:19 Ответить

В большинстве случаев они тёплые. А иногда даже горячие.

f_const 20.11.2017 09:32 Ответить

Значение имеет не только теплопроводность, но и теплоемкость, они в этом процессе на равных правах. На всякий случай приведу здесь точный результат, а уж как его объяснять детям — это отдельный вопрос. Пусть два тела с разной теплоемкостью, теплопроводностью и температурой приходят в соприкосновение по плоской поверхности. В точке контакта температура принимает значение, равное среднему взвешенному из температур тел, причем веса равны корням из произведений теплоемкости на теплопроводность. Т.е., если у нас есть тело с высокой теплопроводностью, но низкой теплоемкостью, оно тоже может быть на ощупь теплым. Температура точки контакта далее не меняется (если теплопроводности и теплоемкости постоянны, не зависят ни от температуры, ни от координаты). Это можно вывести качественным способом: на границе тел образуется своего рода общий тепловой резервуар, в котором температура близка к однородной, причем этот резервуар распространяется вглубь тел на глубины порядка корня из температуропроводности (это теплопров. деленная на теплоемкость), умноженной на время контакта. Складывая внутренние энергии частей резервуара, относящихся к разным телам, и деля на суммарную их теплоемкость, мы как раз и получим то, что написано выше.

Интересно, что температура точки контакта со временем не меняется.
То, что мы, прикасаясь к холодному предмету, со временем перестаем чувствовать холод — это следствие дополнительных факторов: конечности размера предмета (часть теплового резервуара со стороны предмета в конце концов не сможет дальше расширяться, т.е. предмет, грубо говоря, уже весь прогрелся), переноса тепла кровью (тепловой резервуар со стороны нашего тела достиг области, где перенос тепла уже не чисто теплопроводностью) или попросту снижения нервной реакции.
Интересны варианты с переменной по глубине теплопроводностью. Тот же ход размышлений приведет нас к тому, что температура точки контакта будет меняться в зависимости от того, какие области со временем включаются в тепловой резервуар. Здесь можно привести такие наглядные примеры. Если мы берем в руки кусок фольгированной теплоизоляции при комнатной температуре и ниже, мы сначала ощущаем холод — очень недолго, доли секунды, а потом — тепло. Можно сделать и наоборот — например, накрыть на холоде металлический предмет нетолстой тканью. Сначала будем ощущать слабую прохладу, со временем — более сильный холод.

icWasya 06.05.2019 20:19 Ответить

Есть ещё класс веществ, которые хорошо проводят электрический ток, но плохо проводят тепло — сверхпроводники. Тепло сначала передаётся кристаллической решотке, а уж затем электронаь, которые разносят его по всему объёму. Свободных(почти) электронов — полно, но они никак не взаимодействуют с атомами. Жаль на ощупь это проверить нельзя 🙁

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *