ID: 00006019
Имеются деревянный и металлический шарики одинакового объёма. Какой из шариков в 40-градусную жару на ощупь кажется холоднее? Ответ поясните.
Источник: ФИПИ
Принципиальное различие металла и дерева — теплопроводность:
$$\lambda_{\text{металл}} \gg \lambda_{\text{дерево}}$$
Металл имеет упорядоченную кристаллическую решётку, по которой тепло передаётся значительно эффективнее, чем через аморфную структуру дерева.
При температуре воздуха $40°C$ оба шарика нагреты выше температуры тела человека ($36{,}6°C$). При касании тепло передаётся от шарика к пальцу:
$$\Delta Q = \lambda \cdot S \cdot \frac{\Delta T}{\Delta x} \cdot \Delta t$$
За одно и то же время $\Delta t$ металлический шарик передаёт значительно больше теплоты пальцу (вследствие высокой теплопроводности), чем деревянный. Палец при касании металла быстрее нагревается и воспринимает это как «горячее».
Деревянный шарик передаёт тепло медленно, поэтому за то же время палец нагревается меньше, и шарик воспринимается как более холодный.
Вывод: деревянный шарик кажется холоднее, так как его низкая теплопроводность замедляет передачу тепла от шарика к руке.
деревянный шарик