Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049197

Тонкий холодный стакан от кипятка может лопнуть. Ложка здесь не для размешивания, а для защиты стекла.

Сначала поймём, почему он лопается. Стекло плохо проводит тепло. Кипяток быстро нагревает внутреннюю поверхность стенки, она расширяется, а наружная ещё холодная и не расширилась. Один слой тянет за собой другой, и стекло трескается.

Теперь ложка. Металл проводит тепло намного лучше стекла, поэтому ложка быстро забирает энергию у воды, которая её коснулась. Эта вода сразу немного остывает.

Особенно хорошо это работает в самом начале. Первая порция маленькая, а ложка холодная. На стекло попадает вода уже не такая горячая, и пока ты наливаешь дальше, стенка успевает понемногу прогреться.

Проверим себя числом. Для примера: стальная ложка $30$ г при $20\text{ }{}^\circ\text{С}$ и первая порция кипятка $20$ г. Стекло пока не считаем. Теплота, которую отдала вода, равна теплоте, которую получила ложка:

$$4200\cdot 0{,}02\cdot(100-t)=500\cdot 0{,}03\cdot(t-20)$$

Раскроем скобки и соберём всё с $t$ в одну сторону:

$$84\cdot 100+15\cdot 20=(84+15)\,t,\quad t=\dfrac{8700}{99}\approx 88\text{ }{}^\circ\text{С}$$

Первая порция остыла примерно на $12$ градусов, для стекла это уже заметно. А вот для всего стакана, $200$ г воды, ложка почти ничего не меняет: такой же расчёт даёт около $98{,}6\text{ }{}^\circ\text{С}$. Значит, ложка не остужает весь кипяток, она смягчает только первый удар.