Global EE

Количество… — Задание Физика 8 Класс №00049208

Задание №11. Задания из Сборников и Задачников

Количество Теплоты и Энергия Топлива

№2. Задание без номера

ID: 00049208

Почему железные печи быстрее нагревают комнату, чем кирпичные, но не так долго остаются тёплыми?

Источник: Сборник дидактических материалов Пёрышкина

Решение

Печь работает как посредник: дрова отдают ей теплоту, а она отдаёт её комнате. Важны две вещи: как быстро теплота проходит сквозь стенку и сколько теплоты стенка может запасти.

Быстрота. Железо проводит теплоту очень хорошо, а кирпич плохо. К тому же железная стенка тонкая. Поэтому теплота от огня сразу выходит в комнату, и она быстро нагревается. В кирпичной кладке теплота медленно ползёт сквозь толстую стенку.

Запас. После того как дрова прогорели, печь греет комнату только своей теплотой. Посчитаем запас при остывании на $100$ °С, взяв для примера $100$ кг железа и $1000$ кг кирпича. Удельные теплоёмкости $460$ и $880$ Дж/(кг·°С). Железная печь:

$$Q_{\text{ж}}=460\cdot 100\cdot 100=4{,}6\cdot 10^6\text{ Дж}$$

Кирпичная печь:

$$Q_{\text{к}}=880\cdot 1000\cdot 100=8{,}8\cdot 10^7\text{ Дж}$$

Запас кирпичной примерно в $19$ раз больше, да и отдаёт она его медленно. Поэтому она долго остаётся тёплой, а железная быстро остывает.

Проверим себя: если бы всё дело было только в удельной теплоёмкости, разница была бы меньше чем в $2$ раза. На самом деле решает ещё и масса.

Ответ

Железная печь имеет тонкие стенки с малой массой и хорошо проводит теплоту, поэтому быстро нагревается и быстро отдаёт теплоту комнате, но запас её мал. Кирпичная имеет большую массу и большую удельную теплоёмкость и плохо проводит теплоту: нагревается долго, зато запасает много и отдаёт её медленно.
Другие задания по теме «Количество Теплоты и Энергия Топлива» (8)