Заголовок: ВПР 2021 год по физике 11 класс. Вариант 14.
Комментарий:
Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ВПР — физика–11
Вариант № 185101

ВПР 2021 год по физике 11 класс. Вариант 14.

1.  
i

Про­чи­тай­те пе­ре­чень по­ня­тий, с ко­то­ры­ми Вы встре­ча­лись в курсе фи­зи­ки:

мо­мент силы, кон­ден­са­ция, гром­кость звука, дис­пер­сия света, бета-рас­пад,

ко­ли­че­ство теп­ло­ты.

Раз­де­ли­те эти по­ня­тия на две груп­пы по вы­бран­но­му Вами при­зна­ку. За­пи­ши­те в таб­ли­цу на­зва­ние каж­дой груп­пы и по­ня­тия, вхо­дя­щие в эту груп­пу.



На­зва­ние груп­пы по­ня­тийПе­ре­чень по­ня­тий
  
  
2.  
i

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния о фи­зи­че­ских яв­ле­ни­ях, ве­ли­чи­нах и за­ко­но­мер­но­стях. За­пи­ши­те в от­ве­те их но­ме­ра.

1)  Тело дви­жет­ся уско­рен­но под дей­стви­ем силы тре­ния покоя, со­об­ща­е­мое этой силой уско­ре­ние про­ти­во­на­прав­ле­но силе тре­ния покоя.

2)  Есте­ствен­ная кон­век­ция в жид­ко­сти не­воз­мож­на в со­сто­я­нии не­ве­со­мо­сти.

3)  В рас­тво­рах или рас­пла­вах элек­тро­ли­тов элек­три­че­ский ток пред­став­ля­ет собой упо­ря­до­чен­ное дви­же­ние ионов, про­ис­хо­дя­щее на фоне их теп­ло­во­го ха­о­ти­че­ско­го дви­же­ния.

4)  Ин­фра­крас­ное и рент­ге­нов­ское из­лу­че­ния имеют элек­тро­маг­нит­ную при­ро­ду и оди­на­ко­вые вол­но­вые свой­ства, оди­на­ко­во спо­соб­ны иони­зи­ро­вать воз­дух.

5)  Спек­тры из­лу­че­ния ато­мов двух раз­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов могут пол­но­стью сов­па­дать.

3.  
i

Вер­толёт под­ни­ма­ет­ся вер­ти­каль­но с по­сто­ян­ной ско­ро­стью. Что пред­став­ля­ет собой тра­ек­то­рия точки на краю ло­па­сти винта вер­толёта в си­сте­ме отсчёта, свя­зан­ной с вер­толётом?

4.  
i

В таб­ли­це при­ве­де­ны тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния и ки­пе­ния не­ко­то­рых ве­ществ при нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии.

 

Ве­ще­ствоТем­пе­ра­ту­ра

плав­ле­ния

Тем­пе­ра­ту­ра

ки­пе­ния

Хлор171 К–34 °С
Спирт 159 К78 °С
Ртуть234 К 78 °С
Наф­та­лин 353 К217 °С

 

Какое(-ие) из дан­ных ве­ществ будет(-ут) на­хо­дить­ся в твёрдом со­сто­я­нии при тем­пе­ра­ту­ре –50 °С и нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии?

5.  
i

Проб­ка мед­лен­но всплы­ва­ет со дна ста­ка­на к по­верх­но­сти воды в нём (см. ри­су­нок). Как из­ме­ни­лись в те­че­ние всего вре­ме­ни всплы­тия проб­ки её по­тен­ци­аль­ная энер­гия и по­тен­ци­аль­ная энер­гия воды в ста­ка­не? По­тен­ци­аль­ная энер­гия от­счи­ты­ва­ет­ся от дна ста­ка­на.

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

 

1)  уве­ли­чи­лась

2)  умень­ши­лась

3)  не из­ме­ни­лась

 

По­тен­ци­аль­ная энер­гия проб­киПо­тен­ци­аль­ная энер­гия воды
6.  
i

На одну из гра­ней стек­лян­ной приз­мы из воз­ду­ха па­да­ет луч света (см. рис.). Изоб­ра­зи­те при­мер­ный ход луча в приз­ме и после вы­хо­да света из стек­ла в воз­дух.

7.  
i

Свя­зан­ная си­сте­ма эле­мен­тар­ных ча­стиц со­дер­жит 20 элек­тро­нов, 23 ней­тро­на и 21 про­тон. Ис­поль­зуя фраг­мент Пе­ри­о­ди­че­ской си­сте­мы Д. И. Мен­де­ле­е­ва, опре­де­ли­те, ионом ка­ко­го эле­мен­та яв­ля­ет­ся эта си­сте­ма. На­зва­ние эле­мен­та за­пи­ши­те сло­вом.

8.  
i

Уча­щи­е­ся изу­ча­ли про­те­ка­ние элек­три­че­ско­го тока в цепи, изоб­ражённой на схеме (рис. 1). Пе­ре­дви­гая ры­ча­жок рео­ста­та, они сле­ди­ли за из­ме­не­ни­ем силы тока и по­стро­и­ли гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока от вре­ме­ни (рис. 2). Внут­рен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока пре­не­бречь, ам­пер­метр счи­тать иде­аль­ным.

Рис. 1

Рис. 2

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния, со­от­вет­ству­ю­щих дан­ным гра­фи­ка. За­пи­ши­те в от­ве­те их но­ме­ра.

1)  В про­цес­се опыта сила тока в цепи из­ме­ня­лась в пре­де­лах от 4 до 5 А.

2)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от 0 до t1 ры­ча­жок рео­ста­та пе­ре­ме­ща­ли впра­во.

3)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t1 до t2 на­пря­же­ние на рео­ста­те уве­ли­чи­ва­лось.

4)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t2 до t3 из­ме­не­ние со­про­тив­ле­ния рео­ста­та было мак­си­маль­ным.

5)  В про­ме­жут­ке вре­ме­ни от t3 до t4 со­про­тив­ле­ние рео­ста­та уве­ли­чи­ва­лось.

9.  
i

В таб­ли­це при­ве­де­на ниж­няя гра­ни­ца ча­стот, вос­при­ни­ма­е­мых ор­га­ном слуха не­ко­то­рых жи­вот­ных.

 

Жи­вот­ныеНиж­няя гра­ни­ца

ча­сто­ты, Гц

дель­фи­ны40
со­ба­ки200
кошки250
ле­ту­чие мыши2000

 

Кто из ука­зан­ных жи­вот­ных вос­при­ни­ма­ет зву­ко­вой сиг­нал с дли­ной волны 1 м? Ско­рость звука в воз­ду­хе при­нять рав­ной 340 м/с. За­пи­ши­те ре­ше­ние и ответ.

10.  
i

Уче­ник ис­сле­до­вал за­ви­си­мость силы Ар­хи­ме­да от объёма по­гру­жен­ной в жид­кость части тела. В таб­ли­це пред­став­ле­ны ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний объёма по­гру­жен­ной части тела и силы Ар­хи­ме­да с учётом по­греш­но­стей из­ме­ре­ний.

 

№ опытаОбъём по­гру­жен­ной части
тела, см3		Сила Ар­хи­ме­да, мH
11,00 ± 0,0512,50 ± 0,25
22,10 ± 0,0525,50 ± 0,25
33,0 ± 0,0538,0 ± 0,25

 

В каких пре­де­лах на­хо­дит­ся зна­че­ние плот­но­сти жид­ко­сти? Ответ дайте в кг/м в кубе .

11.  
i

Вот опи­са­ние опыта, дан­ное самим М. Фа­ра­де­ем в его ра­бо­те «Экс­пе­ри­мен­таль­ные ис­сле­до­ва­ния по элек­три­че­ству». «На ши­ро­кую де­ре­вян­ную ка­туш­ку была на­мо­та­на мед­ная про­во­ло­ка дли­ной 203 фута (1 фут равен 30,5 см). Между её вит­ка­ми на­мо­та­на про­во­ло­ка такой же длины, но изо­ли­ро­ван­ная от пер­вой хлоп­ко­вой нитью. Одна из этих спи­ра­лей была со­еди­не­на с галь­ва­но­мет­ром, а дру­гая  — с силь­ной ба­та­ре­ей… При за­мы­ка­нии цепи уда­ва­лось за­ме­тить вне­зап­ное, но чрез­вы­чай­ное сла­бое дей­ствие на галь­ва­но­метр, то же самое за­ме­ча­лось при пре­кра­ще­нии тока. При не­пре­рыв­ном про­хож­де­нии тока через одну из спи­ра­лей не уда­ва­лось от­ме­тить ни дей­ствия на галь­ва­но­метр, ни во­об­ще ка­ко­го-либо ин­дук­ци­он­но­го дей­ствия на дру­гую спи­раль…» С какой целью про­во­дил­ся дан­ный опыт?

12.  
i

Вам не­об­хо­ди­мо ис­сле­до­вать, за­ви­сит ли на­прав­ле­ние силы Ам­пе­ра, дей­ству­ю­щей на про­вод­ник с током в маг­нит­ном поле, от на­прав­ле­ния век­то­ра ин­дук­ции маг­нит­но­го поля. Име­ет­ся сле­ду­ю­щее обо­ру­до­ва­ние (см. рис.):

− ис­точ­ник по­сто­ян­но­го тока, ключ, рео­стат;

− про­вод­ник (на рис. про­вод­ник АВ);

− три оди­на­ко­вых по­сто­ян­ных под­ко­во­об­раз­ных маг­ни­та;

− шта­тив, со­еди­ни­тель­ные про­во­да.

 

В от­ве­те:

1.  Опи­ши­те экс­пе­ри­мен­таль­ную уста­нов­ку.

2.  Опи­ши­те по­ря­док дей­ствий при про­ве­де­нии ис­сле­до­ва­ния.

13.  
i

Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между тех­ни­че­ски­ми устрой­ства­ми и фи­зи­че­ски­ми яв­ле­ни­я­ми, ле­жа­щи­ми в ос­но­ве прин­ци­па их дей­ствия. К каж­дой по­зи­ции пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щую по­зи­цию из вто­ро­го столб­ца.

ТЕХ­НИ­ЧЕ­СКИЕ УСТРОЙ­СТВА

А)  масс-спек­тро­метр

Б)  маг­нит­ный се­па­ра­тор для от­де­ле­ния зерна от же­лез­ных опи­лок

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ЯВ­ЛЕ­НИЯ

1)  вза­и­мо­дей­ствие по­сто­ян­ных маг­ни­тов

2)  дей­ствие маг­нит­но­го поля на про­вод­ник с током

3)  дей­ствие маг­нит­но­го поля на дви­жу­щу­ю­ся за­ря­жен­ную ча­сти­цу

4)  вза­и­мо­дей­ствие элек­тро­маг­ни­та и же­лез­ных или сталь­ных пред­ме­тов

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

AБ
  
14.  
i

Га­зо­вый про­точ­ный во­до­на­гре­ва­тель

Га­зо­вый про­точ­ный во­до­на­гре­ва­тель (или га­зо­вая ко­лон­ка) пред­на­зна­чен для на­гре­ва про­точ­ной воды. Внут­ри него рас­по­ла­га­ет­ся теп­ло­об­мен­ник из меди (ма­те­ри­ал с вы­со­кой теп­ло­про­вод­но­стью), через ко­то­рый про­хо­дит вода, а под теп­ло­об­мен­ни­ком на­хо­дит­ся га­зо­вая го­рел­ка. Про­дук­ты сго­ра­ния вы­во­дят­ся через ды­мо­гар­ную трубу. В со­вре­мен­ном при­бо­ре роз­жи­гом газа управ­ля­ет элек­трон­ный блок, кон­тро­ли­ру­ю­щий ра­бо­ту и дру­гих дат­чи­ков (дат­чик го­ре­ния газа, дат­чик тяги воз­ду­ха и два дат­чи­ка дав­ле­ния воды). Для ко­ло­нок любой кон­струк­ции тре­бо­ва­ния по обес­пе­че­нию хо­ро­шей тяги и ми­ни­маль­но­го на­по­ра воды (из­бы­точ­но­го дав­ле­ния) 0,15 бар (или 0,15 атм.) оди­на­ко­вы. Мощ­ность ко­лон­ки опре­де­ля­ет­ся ско­ро­стью по­да­чи газа, что задаётся вруч­ную или ре­гу­ли­ру­ет­ся ав­то­ма­ти­че­ски при из­ме­не­нии на­по­ра воды в кране. На­при­мер, при мощ­но­сти 24 кВт 14 л воды за ми­ну­ту на­гре­ва­ет­ся от 10 ºС до 25 ºС.

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  По­ме­ще­ние, в ко­то­ром стоит ко­лон­ка, долж­но хо­ро­шо про­вет­ри­вать­ся. За­пре­ща­ет­ся пе­ре­кры­вать от­вер­стие, пред­на­зна­чен­ное для при­то­ка воз­ду­ха в по­ме­ще­ние.

2.  Перед роз­жи­гом (вклю­че­ни­ем) ко­лон­ки не­об­хо­ди­мо про­ве­рить тягу в ды­мо­хо­де.

3.  Нель­зя раз­ме­щать вб­ли­зи ко­лон­ки лег­ко­воз­го­ра­е­мые пред­ме­ты.

По­че­му теп­ло­об­мен­ник га­зо­вой ко­лон­ки из­го­тав­ли­ва­ют из меди, а не из ке­ра­ми­ки, ко­то­рая также может вы­дер­жи­вать до­ста­точ­но вы­со­кие тем­пе­ра­ту­ры на­гре­ва?

15.  
i

Га­зо­вый про­точ­ный во­до­на­гре­ва­тель

Га­зо­вый про­точ­ный во­до­на­гре­ва­тель (или га­зо­вая ко­лон­ка) пред­на­зна­чен для на­гре­ва про­точ­ной воды. Внут­ри него рас­по­ла­га­ет­ся теп­ло­об­мен­ник из меди (ма­те­ри­ал с вы­со­кой теп­ло­про­вод­но­стью), через ко­то­рый про­хо­дит вода, а под теп­ло­об­мен­ни­ком на­хо­дит­ся га­зо­вая го­рел­ка. Про­дук­ты сго­ра­ния вы­во­дят­ся через ды­мо­гар­ную трубу. В со­вре­мен­ном при­бо­ре роз­жи­гом газа управ­ля­ет элек­трон­ный блок, кон­тро­ли­ру­ю­щий ра­бо­ту и дру­гих дат­чи­ков (дат­чик го­ре­ния газа, дат­чик тяги воз­ду­ха и два дат­чи­ка дав­ле­ния воды). Для ко­ло­нок любой кон­струк­ции тре­бо­ва­ния по обес­пе­че­нию хо­ро­шей тяги и ми­ни­маль­но­го на­по­ра воды (из­бы­точ­но­го дав­ле­ния) 0,15 бар (или 0,15 атм.) оди­на­ко­вы. Мощ­ность ко­лон­ки опре­де­ля­ет­ся ско­ро­стью по­да­чи газа, что задаётся вруч­ную или ре­гу­ли­ру­ет­ся ав­то­ма­ти­че­ски при из­ме­не­нии на­по­ра воды в кране. На­при­мер, при мощ­но­сти 24 кВт 14 л воды за ми­ну­ту на­гре­ва­ет­ся от 10 ºС до 25 ºС.

Пра­ви­ла экс­плу­а­та­ции

1.  По­ме­ще­ние, в ко­то­ром стоит ко­лон­ка, долж­но хо­ро­шо про­вет­ри­вать­ся. За­пре­ща­ет­ся пе­ре­кры­вать от­вер­стие, пред­на­зна­чен­ное для при­то­ка воз­ду­ха в по­ме­ще­ние.

2.  Перед роз­жи­гом (вклю­че­ни­ем) ко­лон­ки не­об­хо­ди­мо про­ве­рить тягу в ды­мо­хо­де.

3.  Нель­зя раз­ме­щать вб­ли­зи ко­лон­ки лег­ко­воз­го­ра­е­мые пред­ме­ты.

По­че­му по­ме­ще­ние, в ко­то­ром уста­нов­ле­на га­зо­вая ко­лон­ка, долж­но хо­ро­шо про­вет­ри­вать­ся?

16.  
i

Как ис­сле­до­ва­ли теп­ло­про­вод­ность ма­те­ри­а­лов

То, что раз­лич­ные тела об­ла­да­ют раз­ной спо­соб­но­стью про­во­дить тепло, т. е. раз­ной теп­ло­про­вод­но­стью, было из­вест­но давно, од­на­ко ин­стру­мен­таль­ные ис­сле­до­ва­ния на­ча­лись лишь в конце XVIII в. Ж.-Б.-Фурье пред­ло­жил спо­соб, по­ка­зан­ный на ри­сун­ке: в стерж­не AB, один конец ко­то­ро­го на­гре­вал­ся, на рав­ном рас­сто­я­нии вы­свер­ли­ва­лись не­боль­шие от­вер­стия под тер­мо­мет­ры (a, b, … f). Вна­ча­ле тем­пе­ра­ту­ра каж­до­го тер­мо­мет­ра под­ни­ма­лась, но затем подъём пре­кра­щал­ся, уста­нав­ли­ва­лось ста­ци­о­нар­ное рас­пре­де­ле­ние тем­пе­ра­ту­ры вдоль стерж­ня. Луч­шей теп­ло­про­вод­но­стью об­ла­дал тот ма­те­ри­ал, для ко­то­ро­го раз­ли­чие между по­ка­за­ни­я­ми двух со­сед­них тер­мо­мет­ров было наи­мень­шее. Ис­поль­зуя эту идею, Г. Ви­де­ман и Р. Франц по­лу­чи­ли дан­ные о теп­ло­про­вод­но­сти ме­тал­лов и спла­вов, со­по­ста­вив их с элек­тро­про­вод­но­стью. Ре­зуль­та­ты опы­тов в от­но­си­тель­ных еди­ни­цах пред­став­ле­ны в табл. 1 (наи­луч­шая про­во­ди­мость  — у се­реб­ра; наи­худ­шая  — у вис­му­та).

На­ря­ду с теп­ло­фи­зи­че­ски­ми свой­ства­ми про­вод­ни­ков, изу­ча­лись и ана­ло­гич­ные свой­ства теп­ло­изо­ля­то­ров. Граф Б.-Т. Рум­форд ис­сле­до­вал теп­ло­про­вод­ность ма­те­ри­а­лов, ис­поль­зу­е­мых для одеж­ды. Он по­ме­щал тер­мо­метр в стек­лян­ную труб­ку с окон­ча­ни­ем в виде сферы так, чтобы шарик тер­мо­мет­ра был в её цен­тре. Про­стран­ство между стек­лян­ной сфе­рой и тер­мо­мет­ром за­пол­ня­лось ис­сле­ду­е­мой ма­те­ри­ей. Вся труб­ка сна­ча­ла по­ме­ща­лась в го­ря­чую воду, про­гре­ва­лась до тех пор, пока не уста­нав­ли­ва­лась не­из­мен­ная тем­пе­ра­ту­ра, затем при­бор по­ме­щал­ся в смесь толчёного льда и соли и охла­ждал­ся. В опы­тах из­ме­ря­лось время по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры для каж­до­го ма­те­ри­а­ла на 135 ºF (57,2 ºС). Дан­ные, по­лу­чен­ные Рум­фор­дом, пред­став­ле­ны в табл. 2.

На­ря­ду с экс­пе­ри­мен­таль­ной базой в XIX в. были за­ло­же­ны и ос­но­вы тео­рии теп­ло­про­вод­но­сти.

Таб­ли­ца 1. Про­вод­ни­ки
Ме­таллПро­во­ди­мостьПлот­ность,

г2/см3

теп­ло­тыэлектр.
От­но­си­тель­ные еди­ни­цы
Се­реб­ро10010010,49
Пла­ти­на10821,40
Медь73748,93
Сви­нец11911,34
Зо­ло­то595319,32
Же­ле­зо13127,85
Вис­мут229,79
Олово23157,28
Таб­ли­ца 2. Теп­ло­изо­ля­то­ры
Ма­те­ри­алВремя
мин.с
Шёлккручёный1517
сырец2104
Лён1712
Хло­пок-сырец1726
За­ячий мех2152
Га­га­чий пух2145
Боб­ро­вый мех2136
Ове­чья шерсть1838

Вставь­те в пред­ло­же­ние про­пу­щен­ные слова, ис­поль­зуя ин­фор­ма­цию из тек­ста.

 

Ис­сле­дуя же­ле­за и свин­ца на одной и той же уста­нов­ке Фурье, можно ви­деть, что со­сед­ние тер­мо­мет­ры по­ка­зы­ва­ют раз­ность тем­пе­ра­тур в слу­чае изу­че­ния свин­ца.

17.  
i

Как ис­сле­до­ва­ли теп­ло­про­вод­ность ма­те­ри­а­лов

То, что раз­лич­ные тела об­ла­да­ют раз­ной спо­соб­но­стью про­во­дить тепло, т. е. раз­ной теп­ло­про­вод­но­стью, было из­вест­но давно, од­на­ко ин­стру­мен­таль­ные ис­сле­до­ва­ния на­ча­лись лишь в конце XVIII в. Ж.-Б.-Фурье пред­ло­жил спо­соб, по­ка­зан­ный на ри­сун­ке: в стерж­не AB, один конец ко­то­ро­го на­гре­вал­ся, на рав­ном рас­сто­я­нии вы­свер­ли­ва­лись не­боль­шие от­вер­стия под тер­мо­мет­ры (a, b, … f). Вна­ча­ле тем­пе­ра­ту­ра каж­до­го тер­мо­мет­ра под­ни­ма­лась, но затем подъём пре­кра­щал­ся, уста­нав­ли­ва­лось ста­ци­о­нар­ное рас­пре­де­ле­ние тем­пе­ра­ту­ры вдоль стерж­ня. Луч­шей теп­ло­про­вод­но­стью об­ла­дал тот ма­те­ри­ал, для ко­то­ро­го раз­ли­чие между по­ка­за­ни­я­ми двух со­сед­них тер­мо­мет­ров было наи­мень­шее. Ис­поль­зуя эту идею, Г. Ви­де­ман и Р. Франц по­лу­чи­ли дан­ные о теп­ло­про­вод­но­сти ме­тал­лов и спла­вов, со­по­ста­вив их с элек­тро­про­вод­но­стью. Ре­зуль­та­ты опы­тов в от­но­си­тель­ных еди­ни­цах пред­став­ле­ны в табл. 1 (наи­луч­шая про­во­ди­мость  — у се­реб­ра; наи­худ­шая  — у вис­му­та).

На­ря­ду с теп­ло­фи­зи­че­ски­ми свой­ства­ми про­вод­ни­ков, изу­ча­лись и ана­ло­гич­ные свой­ства теп­ло­изо­ля­то­ров. Граф Б.-Т. Рум­форд ис­сле­до­вал теп­ло­про­вод­ность ма­те­ри­а­лов, ис­поль­зу­е­мых для одеж­ды. Он по­ме­щал тер­мо­метр в стек­лян­ную труб­ку с окон­ча­ни­ем в виде сферы так, чтобы шарик тер­мо­мет­ра был в её цен­тре. Про­стран­ство между стек­лян­ной сфе­рой и тер­мо­мет­ром за­пол­ня­лось ис­сле­ду­е­мой ма­те­ри­ей. Вся труб­ка сна­ча­ла по­ме­ща­лась в го­ря­чую воду, про­гре­ва­лась до тех пор, пока не уста­нав­ли­ва­лась не­из­мен­ная тем­пе­ра­ту­ра, затем при­бор по­ме­щал­ся в смесь толчёного льда и соли и охла­ждал­ся. В опы­тах из­ме­ря­лось время по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры для каж­до­го ма­те­ри­а­ла на 135 ºF (57,2 ºС). Дан­ные, по­лу­чен­ные Рум­фор­дом, пред­став­ле­ны в табл. 2.

На­ря­ду с экс­пе­ри­мен­таль­ной базой в XIX в. были за­ло­же­ны и ос­но­вы тео­рии теп­ло­про­вод­но­сти.

Таб­ли­ца 1. Про­вод­ни­ки
Ме­таллПро­во­ди­мостьПлот­ность,

г2/см3

теп­ло­тыэлектр.
От­но­си­тель­ные еди­ни­цы
Се­реб­ро10010010,49
Пла­ти­на10821,40
Медь73748,93
Сви­нец11911,34
Зо­ло­то595319,32
Же­ле­зо13127,85
Вис­мут229,79
Олово23157,28
Таб­ли­ца 2. Теп­ло­изо­ля­то­ры
Ма­те­ри­алВремя
мин.с
Шёлккручёный1517
сырец2104
Лён1712
Хло­пок-сырец1726
За­ячий мех2152
Га­га­чий пух2145
Боб­ро­вый мех2136
Ове­чья шерсть1838

Б.-Т. Рум­форд на­ря­ду с ма­те­ри­а­ла­ми для одеж­ды ис­сле­до­вал и дру­гие теп­ло­изо­ля­то­ры. Стек­лян­ную колбу с го­ря­чим мас­лом в одном слу­чае об­ло­жи­ли хлоп­ком-сыр­цом (ватой), а в дру­гом слу­чае  — дре­вес­ной сажей слоем такой же тол­щи­ны. Для сажи он по­лу­чил время по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры 18 мин. 37 с. Какой из этих ма­те­ри­а­лов об­ла­да­ет боль­шей теп­ло­про­вод­но­стью?

18.  
i

Как ис­сле­до­ва­ли теп­ло­про­вод­ность ма­те­ри­а­лов

То, что раз­лич­ные тела об­ла­да­ют раз­ной спо­соб­но­стью про­во­дить тепло, т. е. раз­ной теп­ло­про­вод­но­стью, было из­вест­но давно, од­на­ко ин­стру­мен­таль­ные ис­сле­до­ва­ния на­ча­лись лишь в конце XVIII в. Ж.-Б.-Фурье пред­ло­жил спо­соб, по­ка­зан­ный на ри­сун­ке: в стерж­не AB, один конец ко­то­ро­го на­гре­вал­ся, на рав­ном рас­сто­я­нии вы­свер­ли­ва­лись не­боль­шие от­вер­стия под тер­мо­мет­ры (a, b, … f). Вна­ча­ле тем­пе­ра­ту­ра каж­до­го тер­мо­мет­ра под­ни­ма­лась, но затем подъём пре­кра­щал­ся, уста­нав­ли­ва­лось ста­ци­о­нар­ное рас­пре­де­ле­ние тем­пе­ра­ту­ры вдоль стерж­ня. Луч­шей теп­ло­про­вод­но­стью об­ла­дал тот ма­те­ри­ал, для ко­то­ро­го раз­ли­чие между по­ка­за­ни­я­ми двух со­сед­них тер­мо­мет­ров было наи­мень­шее. Ис­поль­зуя эту идею, Г. Ви­де­ман и Р. Франц по­лу­чи­ли дан­ные о теп­ло­про­вод­но­сти ме­тал­лов и спла­вов, со­по­ста­вив их с элек­тро­про­вод­но­стью. Ре­зуль­та­ты опы­тов в от­но­си­тель­ных еди­ни­цах пред­став­ле­ны в табл. 1 (наи­луч­шая про­во­ди­мость  — у се­реб­ра; наи­худ­шая  — у вис­му­та).

На­ря­ду с теп­ло­фи­зи­че­ски­ми свой­ства­ми про­вод­ни­ков, изу­ча­лись и ана­ло­гич­ные свой­ства теп­ло­изо­ля­то­ров. Граф Б.-Т. Рум­форд ис­сле­до­вал теп­ло­про­вод­ность ма­те­ри­а­лов, ис­поль­зу­е­мых для одеж­ды. Он по­ме­щал тер­мо­метр в стек­лян­ную труб­ку с окон­ча­ни­ем в виде сферы так, чтобы шарик тер­мо­мет­ра был в её цен­тре. Про­стран­ство между стек­лян­ной сфе­рой и тер­мо­мет­ром за­пол­ня­лось ис­сле­ду­е­мой ма­те­ри­ей. Вся труб­ка сна­ча­ла по­ме­ща­лась в го­ря­чую воду, про­гре­ва­лась до тех пор, пока не уста­нав­ли­ва­лась не­из­мен­ная тем­пе­ра­ту­ра, затем при­бор по­ме­щал­ся в смесь толчёного льда и соли и охла­ждал­ся. В опы­тах из­ме­ря­лось время по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры для каж­до­го ма­те­ри­а­ла на 135 ºF (57,2 ºС). Дан­ные, по­лу­чен­ные Рум­фор­дом, пред­став­ле­ны в табл. 2.

На­ря­ду с экс­пе­ри­мен­таль­ной базой в XIX в. были за­ло­же­ны и ос­но­вы тео­рии теп­ло­про­вод­но­сти.

Таб­ли­ца 1. Про­вод­ни­ки
Ме­таллПро­во­ди­мостьПлот­ность,

г2/см3

теп­ло­тыэлектр.
От­но­си­тель­ные еди­ни­цы
Се­реб­ро10010010,49
Пла­ти­на10821,40
Медь73748,93
Сви­нец11911,34
Зо­ло­то595319,32
Же­ле­зо13127,85
Вис­мут229,79
Олово23157,28
Таб­ли­ца 2. Теп­ло­изо­ля­то­ры
Ма­те­ри­алВремя
мин.с
Шёлккручёный1517
сырец2104
Лён1712
Хло­пок-сырец1726
За­ячий мех2152
Га­га­чий пух2145
Боб­ро­вый мех2136
Ове­чья шерсть1838

Уче­ник утвер­жда­ет, что теп­ло­про­вод­ность ме­тал­лов тем выше, чем ниже их тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния. У се­реб­ра, на­при­мер, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния ниже, чем у же­ле­за, а теп­ло­про­вод­ность выше. Пра­во­мер­но ли такое утвер­жде­ние? С какой ха­рак­те­ри­сти­кой ме­тал­лов со­гла­су­ет­ся их теп­ло­про­вод­ность?