Номер 61, страница 10 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Теплопроводность в металлах, к которым относится алюминий, определяется двумя основными механизмами: движением свободных электронов (электронная теплопроводность) и колебаниями ионов в узлах кристаллической решетки (фононная теплопроводность). Для металлов доминирующим является вклад свободных электронов.

1. В твердом состоянии алюминий имеет упорядоченную кристаллическую структуру. Атомы (ионы) расположены в строгом порядке, образуя решетку. Свободные электроны могут относительно легко перемещаться через эту упорядоченную структуру, эффективно перенося тепловую энергию из более нагретых областей в более холодные. Средняя длина свободного пробега электронов (расстояние между столкновениями) велика, что обеспечивает высокую теплопроводность. Колебания решетки (фононы) также распространяются упорядоченно, внося свой вклад в перенос тепла.

2. При плавлении происходит фазовый переход из твердого состояния в жидкое. Этот переход сопровождается разрушением дальнего порядка в расположении атомов — кристаллическая решетка исчезает. В расплавленном алюминии ионы расположены хаотично и находятся в постоянном движении. Этот беспорядок становится серьезным препятствием для движения свободных электронов. Они гораздо чаще сталкиваются с хаотично расположенными ионами и рассеиваются на них. В результате средняя длина свободного пробега электронов резко уменьшается. Это значительно снижает их способность эффективно переносить энергию, что приводит к падению электронной теплопроводности.

Таким образом, резкое снижение теплопроводности алюминия при переходе из твердого состояния в жидкое объясняется нарушением упорядоченной кристаллической структуры, что приводит к сильному рассеянию основных переносчиков тепла — свободных электронов.

Ответ: Главная причина заключается в разрушении упорядоченной кристаллической решетки при плавлении. В твердом алюминии эта структура обеспечивает эффективный перенос тепла свободными электронами. В жидком состоянии хаотичное расположение ионов сильно затрудняет движение электронов, что приводит к резкому снижению теплопроводности.