Номер 55, страница 9 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Почему чай в термосе все же остывает?

Термос сконструирован таким образом, чтобы максимально замедлить процесс теплообмена между его содержимым и окружающей средой. Однако полностью прекратить этот процесс невозможно, и чай постепенно остывает из-за остаточных теплопотерь, происходящих тремя путями:

1. Теплопроводность. Это передача тепла при прямом контакте молекул. Основной изолятор в термосе — вакуум между двойными стенками колбы, который является крайне плохим проводником тепла. Тем не менее, теплопередача все же происходит через те элементы конструкции, где есть прямой контакт между внутренней и внешней частью. Главным таким "мостиком холода" является пробка (крышка) термоса. Она сделана из материала (пластик, пробка), который проводит тепло лучше, чем вакуум. Также незначительные потери тепла идут через точки опоры, на которых внутренняя колба крепится к внешнему корпусу.

2. Излучение. Любое нагретое тело, включая горячий чай, излучает энергию в виде невидимых инфракрасных лучей. Чтобы минимизировать эти потери, внутренние поверхности стенок колбы делают зеркальными (например, покрывают слоем серебра). Зеркальная поверхность отражает большую часть теплового излучения обратно к жидкости. Однако отражение не бывает стопроцентным, и небольшая часть тепловой энергии все же поглощается внешней стенкой и уходит в окружающую среду.

3. Конвекция. Это перенос тепла потоками жидкости или газа. Вакуумная прослойка между стенками почти полностью исключает конвекцию, так как в ней практически нет вещества для переноса энергии. Однако на практике вакуум не является абсолютным, и небольшое количество оставшихся молекул воздуха все же переносит некоторое количество тепла. Кроме того, конвекционные потоки существуют внутри самой жидкости: более горячие слои чая поднимаются к крышке, отдают ей часть тепла и, остывая, опускаются вниз.

Таким образом, совокупность этих трех несовершенных механизмов изоляции приводит к тому, что чай в термосе, хоть и медленно, но неизбежно остывает.

Ответ: Чай в термосе остывает, потому что термос не является идеальным теплоизолятором. Происходят неизбежные, хоть и замедленные, потери тепла: через крышку и места крепления колбы (теплопроводность), из-за неполного отражения тепла от зеркальных стенок (излучение), а также из-за остаточных молекул газа в вакууме и движения жидкости внутри термоса (конвекция).