Механика

Задание №19. Качественная Задача

№2. Задание 19

ID: 00018575

Куда следует поместить лёд, с помощью которого необходимо быстро охладить закрытый сосуд, полностью заполненный горячей жидкостью — положить сверху на сосуд или поставить сосуд на лёд?

Ответ поясните.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

В жидкостях тепло хорошо переносится конвекцией — перемешиванием тёплых и холодных слоёв. Конвекция работает только тогда, когда охлаждается нижний слой жидкости.

Шаг 1. Если охлаждать снизу (сосуд на льду)

Нижний слой жидкости остывает, становится плотнее и остаётся внизу, а тёплая лёгкая жидкость поднимается вверх. Возникает постоянное перемешивание (конвекция) — к холодному дну всё время подходят новые тёплые порции. Охлаждение идёт быстро.

Шаг 2. Если охлаждать сверху (лёд на крышке)

Остывший верхний слой становится тяжелее, но он уже наверху и опускаться ему некуда — конвекции почти нет, тепло идёт вниз только медленной теплопроводностью.

Ответ: сосуд нужно поставить на лёд.

Ответ

Поставить сосуд на лёд: остывший нижний слой опускается, а тёплый поднимается — возникает конвекция, и жидкость охлаждается быстрее.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)