Заголовок: ВПР 2024 год по физике 11 класс. Вариант 1.
Комментарий:
Версия для копирования в MS Word
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
РЕШУ ВПР — физика–11
Вариант № 323545

ВПР 2024 год по физике 11 класс. Вариант 1.

1.  
i

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

объём, весы, ра­бо­та, элек­тро­метр, сила тока, вольт, се­кун­до­мер.

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 ответ их но­ме­ра.

1)  Ме­ха­ни­че­ским дви­же­ни­ем на­зы­ва­ет­ся из­ме­не­ние по­ло­же­ния тела или ча­стей тела в про­стран­стве от­но­си­тель­но дру­гих тел с те­че­ни­ем вре­ме­ни.

2)  Изо­бар­ным на­зы­ва­ют­ся про­цесс, про­ис­хо­дя­щий с газом при не­из­мен­ной тем­пе­ра­ту­ре.

3)  В про­цес­се элек­три­за­ции тре­ни­ем два тела при­об­ре­та­ют раз­но­имённые по знаку, но оди­на­ко­вые по мо­ду­лю за­ря­ды.

4)  Яв­ле­ние ди­фрак­ции не может на­блю­дать­ся для элек­тро­маг­нит­ных волн длин­но­вол­но­вой части ра­дио­ди­а­па­зо­на.

5)  Изо­то­па­ми на­зы­ва­ют­ся ядра с оди­на­ко­вым чис­лом ней­тро­нов, но раз­ным чис­лом про­то­нов.

3.  
i

Си­сте­му отсчёта, свя­зан­ную с Землёй, будем счи­тать инер­ци­аль­ной. Как дол­жен дви­гать­ся самолёт, чтобы свя­зан­ная с ним си­сте­ма отсчёта была инер­ци­аль­ной?

4.  
i

По­ло­же­ния мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­ти­че­ской тео­рии фор­му­ли­ру­ют­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом.

1.  Ве­ще­ство со­сто­ит из ча­стиц.

2.  Ча­сти­цы на­хо­дят­ся в не­пре­рыв­ном ха­о­ти­че­ском дви­же­нии.

3.  Ча­сти­цы вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом.

Плот­ность газов оди­на­ко­ва по всему объёму со­су­да, ко­то­рый они за­ни­ма­ют. Каким из по­ло­же­ний мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­ти­че­ской тео­рии стро­е­ния ве­ще­ства можно объ­яс­нить этот факт?

5.  
i

На ри­сун­ке изоб­ра­же­ны три пары оди­на­ко­вых лёгких ша­ри­ков, за­ря­ды ко­то­рых равны по мо­ду­лю и рав­но­мер­но рас­пре­де­ле­ны по по­верх­но­сти. Ша­ри­ки под­ве­ше­ны на шёлко­вых нитях. Знак за­ря­да од­но­го из ша­ри­ков каж­дой пары ука­зан на ри­сун­ке. В каком(-их) слу­чае(-ях) заряд дру­го­го ша­ри­ка от­ри­ца­те­лен?

6.  
i

В инер­ци­аль­ной си­сте­ме отсчёта свет от не­по­движ­но­го ис­точ­ни­ка рас­про­стра­ня­ет­ся в ва­ку­у­ме со ско­ро­стью c  =  300 000 км/с. На не­по­движ­ное зер­ка­ло пер­пен­ди­ку­ляр­но по­верх­но­сти па­да­ет свет от ис­точ­ни­ка, ко­то­рый уда­ля­ет­ся от зер­ка­ла со ско­ро­стью υ (см. рис.). Ка­ко­ва ско­рость отражённого света в инер­ци­аль­ной си­сте­ме отсчёта, свя­зан­ной с ис­точ­ни­ком? Ответ за­пи­ши­те в ки­ло­мет­рах в се­кун­ду.

7.  
i

Ав­то­мо­биль на боль­шой ско­ро­сти въе­хал на «гор­ба­тый» мост, при этом ско­рость его дви­же­ния по мосту остаётся по­сто­ян­ной по мо­ду­лю (см. ри­су­нок). Как из­ме­ни­лись в верх­ней точке пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия ав­то­мо­би­ля, а также сила его дав­ле­ния на ас­фальт по срав­не­нию с тем, ка­ки­ми они были на го­ри­зон­таль­ном участ­ке до­ро­ги?

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

 

1)  уве­ли­чи­лась

2)  умень­ши­лась

3)  не из­ме­ни­лась

 

Пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гияСила дав­ле­ния
8.  
i

В со­су­де под тяжёлым порш­нем на­хо­дит­ся раз­ре­жен­ный воз­дух. На гра­фи­ке пред­став­ле­на за­ви­си­мость дав­ле­ния воз­ду­ха от его тем­пе­ра­ту­ры.

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

1)  В про­цес­се 1−2 на­блю­да­лось изо­тер­ми­че­ское рас­ши­ре­ние воз­ду­ха.

2)  В про­цес­се 2−3 объём воз­ду­ха умень­шал­ся прямо про­пор­ци­о­наль­но из­ме­не­нию его аб­со­лют­ной тем­пе­ра­ту­ры.

3)  В про­цес­се 3−4 на­блю­да­лось изо­тер­ми­че­ское сжа­тие воз­ду­ха.

4)  В про­цес­се 1−2 объём воз­ду­ха уве­ли­чи­вал­ся.

5)  В про­цес­се 3−4 пор­шень мед­лен­но опус­кал­ся, газ со­вер­шал по­ло­жи­тель­ную ра­бо­ту.

9.  
i

Мячик упал по вер­ти­ка­ли с от­вес­ной скалы, от­ско­чил от земли и под­нял­ся вер­ти­каль­но вверх. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти мяча от вре­ме­ни в те­че­ние пер­вых 9 с от на­ча­ла дви­же­ния.

Чему равна вы­со­та скалы? За­пи­ши­те ре­ше­ние и ответ. Со­про­тив­ле­ни­ем воз­ду­ха пре­не­бречь.

10.  
i

Уче­ник ис­сле­до­вал за­ви­си­мость из­ме­не­ния длины пру­жи­ны от массы груза, под­ве­шен­но­го к этой пру­жи­не. Груз не­по­дви­жен. По­греш­ность из­ме­ре­ния длины пру­жи­ны равна 0,1 см, а массы тела  — 1 г. Ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний пред­став­ле­ны в таб­ли­це.

 

№ опытаМасса тела, гУдли­не­ние пру­жи­ны, см
150 ± 11,3 ± 0,1
2100 ± 12,5 ± 0,1
3150 ± 13,7 ± 0,1

 

Ка­ко­ва при­бли­зи­тель­но жёсткость дан­ной пру­жи­ны? Ответ за­пи­ши­те в нью­то­нах на метр.

11.  
i

На уроке учи­тель про­де­лал опыт с при­бо­ром «куб Лесли» (см. рис.). Этот при­бор пред­став­ля­ет собой пу­стой мед­ный куб с раз­лич­ны­ми по­верх­но­стя­ми его четырёх сто­рон. Учи­тель налил в куб го­ря­чую воду и по­ме­стил на не­ко­то­ром рас­сто­я­нии от сто­ро­ны, окра­шен­ной в чёрный цвет, тер­мо­стол­бик, под­со­единённый к чув­стви­тель­но­му галь­ва­но­мет­ру. (Тер­мо­стол­бик пред­на­зна­чен для ре­ги­стра­ции ин­фра­крас­но­го из­лу­че­ния.) Затем на том же рас­сто­я­нии он по­ме­стил тер­мо­стол­бик от сто­ро­ны, окра­шен­ной в белый цвет. Бóльшее от­кло­не­ние стрел­ки галь­ва­но­мет­ра ока­за­лось в слу­чае, когда тер­мо­стол­бик был повёрнут к чёрной по­верх­но­сти.

С какой целью был про­ведён дан­ный опыт?

12.  
i

На ри­сун­ке пред­став­ле­на уста­нов­ка по ис­сле­до­ва­нию яв­ле­ния элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции. В ка­туш­ку ин­дук­тив­но­сти 2 вно­сят ка­туш­ку 1, по ко­то­рой про­те­ка­ет по­сто­ян­ный ток. При этом в об­мот­ке ка­туш­ки 2 воз­ни­ка­ет ин­дук­ци­он­ный ток, ко­то­рый фик­си­ру­ет­ся ам­пер­мет­ром (на шкале ко­то­ро­го «0» по­се­ре­ди­не). В уста­нов­ке можно из­ме­нять ЭДС ис­точ­ни­ка тока.

Вам не­об­хо­ди­мо ис­сле­до­вать, за­ви­сит ли на­прав­ле­ние ин­дук­ци­он­но­го тока, воз­ни­ка­ю­ще­го в ка­туш­ке 2, от на­прав­ле­ния век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции маг­нит­но­го поля, про­ни­зы­ва­ю­ще­го ка­туш­ку 2.

Име­ет­ся сле­ду­ю­щее обо­ру­до­ва­ние:

— две ка­туш­ки;

— ам­пер­метр (на шкале ко­то­ро­го «0» по­се­ре­ди­не);

— ис­точ­ник тока;

— ключ;

— 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)  элек­тро­дви­га­тель по­сто­ян­но­го тока

Б)  элек­тро­ди­на­ми­че­ский мик­ро­фон

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ЯВ­ЛЕ­НИЯ

1)  по­ля­ри­за­ция мо­ле­кул ди­элек­три­ка в элек­тро­ста­ти­че­ском поле

2)  действие маг­нит­но­го поля на про­вод­ник с током

3)  действие маг­нит­но­го поля на дви­жу­щу­ю­ся за­ря­жен­ную ча­сти­цу

4)  элек­тро­маг­нит­ная ин­дук­ция

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

AБ
14.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния

Со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ков за­ви­сит от их тем­пе­ра­ту­ры. Для ко­ли­че­ствен­ной ха­рак­те­ри­сти­ки этой за­ви­си­мо­сти вво­дит­ся тем­пе­ра­тур­ный ко­эф­фи­ци­ент со­про­тив­ле­ния α. Если при тем­пе­ра­ту­ре t0  =  0 °С со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка равно r0, а при тем­пе­ра­ту­ре t равно rt, то спра­вед­ли­во со­от­но­ше­ние

r_t=r_0 левая квад­рат­ная скоб­ка 1 плюс альфа левая круг­лая скоб­ка t минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

В таб­ли­це при­ве­де­ны зна­че­ния тем­пе­ра­тур­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та со­про­тив­ле­ния для не­ко­то­рых ме­тал­лов и спла­вов.

 

Ме­таллα, °C−1Ме­таллα, °C−1
Се­реб­ро0,0035Пла­ти­на0,0032
Медь0,0040Ни­ке­лин0,0003
Же­ле­зо0,0066Кон­стан­тан0,000005
Воль­фрам0,0045Ни­хром0,00016

 

В про­стей­шем виде тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния пред­став­ля­ет собой на­мо­тан­ную на слю­дя­ную пла­стин­ку тон­кую про­во­ло­ку, со­про­тив­ле­ние ко­то­рой при раз­лич­ных тем­пе­ра­ту­рах хо­ро­шо из­вест­но (см. ри­су­нок).

Тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния по­ме­ща­ют внутрь тела, тем­пе­ра­ту­ру ко­то­ро­го же­ла­ют из­ме­рить (на­при­мер, в печь), а концы об­мот­ки вклю­ча­ют в цепь элек­три­че­ско­го тока. Из­ме­ряя со­про­тив­ле­ние об­мот­ки, можно опре­де­лить тем­пе­ра­ту­ру. Такие тер­мо­мет­ры при­ме­ня­ют для очень вы­со­ких и очень низ­ких тем­пе­ра­тур, при ко­то­рых ртут­ные или спир­то­вые тер­мо­мет­ры не­при­ме­ни­мы.

На каком яв­ле­нии ос­но­ван прин­цип дей­ствия тер­мо­мет­ра со­про­тив­ле­ния, опи­сан­но­го в тек­сте?

15.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния

Со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ков за­ви­сит от их тем­пе­ра­ту­ры. Для ко­ли­че­ствен­ной ха­рак­те­ри­сти­ки этой за­ви­си­мо­сти вво­дит­ся тем­пе­ра­тур­ный ко­эф­фи­ци­ент со­про­тив­ле­ния α. Если при тем­пе­ра­ту­ре t0  =  0 °С со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка равно r0, а при тем­пе­ра­ту­ре t равно rt, то спра­вед­ли­во со­от­но­ше­ние

r_t=r_0 левая квад­рат­ная скоб­ка 1 плюс альфа левая круг­лая скоб­ка t минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая квад­рат­ная скоб­ка .

В таб­ли­це при­ве­де­ны зна­че­ния тем­пе­ра­тур­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та со­про­тив­ле­ния для не­ко­то­рых ме­тал­лов и спла­вов.

 

Ме­таллα, °C−1Ме­таллα, °C−1
Се­реб­ро0,0035Пла­ти­на0,0032
Медь0,0040Ни­ке­лин0,0003
Же­ле­зо0,0066Кон­стан­тан0,000005
Воль­фрам0,0045Ни­хром0,00016

 

В про­стей­шем виде тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния пред­став­ля­ет собой на­мо­тан­ную на слю­дя­ную пла­стин­ку тон­кую про­во­ло­ку, со­про­тив­ле­ние ко­то­рой при раз­лич­ных тем­пе­ра­ту­рах хо­ро­шо из­вест­но (см. ри­су­нок).

Тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния по­ме­ща­ют внутрь тела, тем­пе­ра­ту­ру ко­то­ро­го же­ла­ют из­ме­рить (на­при­мер, в печь), а концы об­мот­ки вклю­ча­ют в цепь элек­три­че­ско­го тока. Из­ме­ряя со­про­тив­ле­ние об­мот­ки, можно опре­де­лить тем­пе­ра­ту­ру. Такие тер­мо­мет­ры при­ме­ня­ют для очень вы­со­ких и очень низ­ких тем­пе­ра­тур, при ко­то­рых ртут­ные или спир­то­вые тер­мо­мет­ры не­при­ме­ни­мы.

По­че­му для из­го­тов­ле­ния тер­мо­мет­ра со­про­тив­ле­ния пла­ти­но­вая про­во­ло­ка под­хо­дит в боль­шей сте­пе­ни, чем про­во­ло­ка из кон­стан­та­на?

16.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Теп­ло­об­мен тела че­ло­ве­ка с окру­жа­ю­щей сре­дой может осу­ществ­лять­ся путём всех трёх видов теп­ло­пе­ре­да­чи (теп­ло­про­вод­но­сти, кон­век­ции и из­лу­че­ния), а также за счёт ис­па­ре­ния воды с по­верх­но­сти тела.

Пе­ре­нос тепла в слу­чае теп­ло­про­вод­но­сти прямо про­пор­ци­о­на­лен раз­но­сти тем­пе­ра­ту­ры тела и тем­пе­ра­ту­ры окру­жа­ю­щей среды. Чем боль­ше раз­ность тем­пе­ра­тур, тем ин­тен­сив­нее про­ис­хо­дит теп­ло­от­да­ча энер­гии ор­га­низ­мом в окру­жа­ю­щую среду. Кроме того, боль­шое зна­че­ние имеет ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти окру­жа­ю­щей среды. Из­вест­но, что ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти для воды (при 20 °С) равен 2,1 кДж/(ч · м · °С), а для су­хо­го воз­ду­ха  — при­мер­но 0,08 кДж/(ч · м · °С). По­это­му для че­ло­ве­ка теп­ло­про­вод­ность через воз­дух со­став­ля­ет очень не­зна­чи­тель­ную ве­ли­чи­ну.

Иде­аль­ный теп­ло­об­мен

Теп­ло­от­да­ча из­лу­че­ни­ем для че­ло­ве­ка в со­сто­я­нии покоя со­став­ля­ет 43–50% всей по­те­ри тепла. Из­лу­че­ние че­ло­ве­че­ско­го тела ха­рак­те­ри­зу­ет­ся дли­ной волны от 5 до 40 мкм с мак­си­маль­ной дли­ной волны в 9 мкм.

Ис­па­ре­ние поз­во­ля­ет охла­ждать тело даже в том слу­чае, когда тем­пе­ра­ту­ра окру­жа­ю­щей среды выше, чем тем­пе­ра­ту­ра тела. При низ­кой тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха кон­век­ция и из­лу­че­ние с по­верх­но­сти тела че­ло­ве­ка со­став­ля­ют около 90% от общей су­точ­ной теп­ло­от­да­чи, а ис­па­ре­ние при ды­ха­нии  — 9–10%. При тем­пе­ра­ту­ре 18–20 °С теп­ло­от­да­ча за счёт кон­век­ции и из­лу­че­ния умень­ша­ет­ся, а за счёт ис­па­ре­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся до 25–27%.

При тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха 34–35 °С ис­па­ре­ние пота ста­но­вит­ся един­ствен­ным путём, с по­мо­щью ко­то­ро­го ор­га­низм осво­бож­да­ет­ся от из­бы­точ­но­го тепла. На каж­дый литр ис­па­рив­ше­го­ся пота кожа те­ря­ет ко­ли­че­ство теп­ло­ты, рав­ное 2400 кДж, она ста­но­вит­ся хо­лод­нее, охла­жда­ет­ся и про­те­ка­ю­щая под ней кровь.

Если при тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­ю­щей среды 37–39 °С по­те­ря воды с потом со­став­ля­ет около 300 г/ч, то при тем­пе­ра­ту­ре 42 °С и выше она по­вы­ша­ет­ся до 1–2 кг/ч. Ис­па­ре­ние эф­фек­тив­но толь­ко тогда, когда воз­дух сухой и по­движ­ный. Если воз­дух влаж­ный и не­по­движ­ный, ис­па­ре­ние про­ис­хо­дит очень мед­лен­но. Вот по­че­му осо­бен­но тя­же­ло пе­ре­но­сит­ся жара во влаж­ных суб­тро­пи­ках.

Самый про­стой и наи­бо­лее эф­фек­тив­ный спо­соб охла­жде­ния ор­га­низ­ма путём ис­па­ре­ния (при не­вы­со­кой фи­зи­че­ской ак­тив­но­сти)  — уси­ле­ние ды­ха­ния. Ведь лёгкие ра­бо­та­ют ещё и в ка­че­стве хо­ло­диль­ни­ка. Вы­ды­ха­е­мый воз­дух все­гда имеет 100%-ную влаж­ность, а на ис­па­ре­ние воды с гро­мад­ной по­верх­но­сти лёгких ухо­дит боль­шое ко­ли­че­ство из­бы­точ­но­го тепла. Имен­но так охла­жда­ют свой ор­га­низм мно­гие жи­вот­ные.

Вставь­те в пред­ло­же­ние про­пу­щен­ные слова, ис­поль­зуя ин­фор­ма­цию из тек­ста.

 

При уси­лен­ном ды­ха­нии ор­га­низм че­ло­ве­ка , так как от­но­си­тель­ная влаж­ность вы­ды­ха­е­мо­го воз­ду­ха до­сти­га­ет за счёт ис­па­ре­ния воды с боль­шой по­верх­но­сти лёгких.

17.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Теп­ло­об­мен тела че­ло­ве­ка с окру­жа­ю­щей сре­дой может осу­ществ­лять­ся путём всех трёх видов теп­ло­пе­ре­да­чи (теп­ло­про­вод­но­сти, кон­век­ции и из­лу­че­ния), а также за счёт ис­па­ре­ния воды с по­верх­но­сти тела.

Пе­ре­нос тепла в слу­чае теп­ло­про­вод­но­сти прямо про­пор­ци­о­на­лен раз­но­сти тем­пе­ра­ту­ры тела и тем­пе­ра­ту­ры окру­жа­ю­щей среды. Чем боль­ше раз­ность тем­пе­ра­тур, тем ин­тен­сив­нее про­ис­хо­дит теп­ло­от­да­ча энер­гии ор­га­низ­мом в окру­жа­ю­щую среду. Кроме того, боль­шое зна­че­ние имеет ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти окру­жа­ю­щей среды. Из­вест­но, что ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти для воды (при 20 °С) равен 2,1 кДж/(ч · м · °С), а для су­хо­го воз­ду­ха  — при­мер­но 0,08 кДж/(ч · м · °С). По­это­му для че­ло­ве­ка теп­ло­про­вод­ность через воз­дух со­став­ля­ет очень не­зна­чи­тель­ную ве­ли­чи­ну.

Иде­аль­ный теп­ло­об­мен

Теп­ло­от­да­ча из­лу­че­ни­ем для че­ло­ве­ка в со­сто­я­нии покоя со­став­ля­ет 43–50% всей по­те­ри тепла. Из­лу­че­ние че­ло­ве­че­ско­го тела ха­рак­те­ри­зу­ет­ся дли­ной волны от 5 до 40 мкм с мак­си­маль­ной дли­ной волны в 9 мкм.

Ис­па­ре­ние поз­во­ля­ет охла­ждать тело даже в том слу­чае, когда тем­пе­ра­ту­ра окру­жа­ю­щей среды выше, чем тем­пе­ра­ту­ра тела. При низ­кой тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха кон­век­ция и из­лу­че­ние с по­верх­но­сти тела че­ло­ве­ка со­став­ля­ют около 90% от общей су­точ­ной теп­ло­от­да­чи, а ис­па­ре­ние при ды­ха­нии  — 9–10%. При тем­пе­ра­ту­ре 18–20 °С теп­ло­от­да­ча за счёт кон­век­ции и из­лу­че­ния умень­ша­ет­ся, а за счёт ис­па­ре­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся до 25–27%.

При тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха 34–35 °С ис­па­ре­ние пота ста­но­вит­ся един­ствен­ным путём, с по­мо­щью ко­то­ро­го ор­га­низм осво­бож­да­ет­ся от из­бы­точ­но­го тепла. На каж­дый литр ис­па­рив­ше­го­ся пота кожа те­ря­ет ко­ли­че­ство теп­ло­ты, рав­ное 2400 кДж, она ста­но­вит­ся хо­лод­нее, охла­жда­ет­ся и про­те­ка­ю­щая под ней кровь.

Если при тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­ю­щей среды 37–39 °С по­те­ря воды с потом со­став­ля­ет около 300 г/ч, то при тем­пе­ра­ту­ре 42 °С и выше она по­вы­ша­ет­ся до 1–2 кг/ч. Ис­па­ре­ние эф­фек­тив­но толь­ко тогда, когда воз­дух сухой и по­движ­ный. Если воз­дух влаж­ный и не­по­движ­ный, ис­па­ре­ние про­ис­хо­дит очень мед­лен­но. Вот по­че­му осо­бен­но тя­же­ло пе­ре­но­сит­ся жара во влаж­ных суб­тро­пи­ках.

Самый про­стой и наи­бо­лее эф­фек­тив­ный спо­соб охла­жде­ния ор­га­низ­ма путём ис­па­ре­ния (при не­вы­со­кой фи­зи­че­ской ак­тив­но­сти)  — уси­ле­ние ды­ха­ния. Ведь лёгкие ра­бо­та­ют ещё и в ка­че­стве хо­ло­диль­ни­ка. Вы­ды­ха­е­мый воз­дух все­гда имеет 100%-ную влаж­ность, а на ис­па­ре­ние воды с гро­мад­ной по­верх­но­сти лёгких ухо­дит боль­шое ко­ли­че­ство из­бы­точ­но­го тепла. Имен­но так охла­жда­ют свой ор­га­низм мно­гие жи­вот­ные.

Какое при­мер­но ко­ли­че­ство теп­ло­ты отдаёт тело че­ло­ве­ка в про­цес­се ис­па­ре­ния 100 мл пота при тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­ю­щей среды 34–35 °С?

18.  
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Теп­ло­об­мен тела че­ло­ве­ка с окру­жа­ю­щей сре­дой может осу­ществ­лять­ся путём всех трёх видов теп­ло­пе­ре­да­чи (теп­ло­про­вод­но­сти, кон­век­ции и из­лу­че­ния), а также за счёт ис­па­ре­ния воды с по­верх­но­сти тела.

Пе­ре­нос тепла в слу­чае теп­ло­про­вод­но­сти прямо про­пор­ци­о­на­лен раз­но­сти тем­пе­ра­ту­ры тела и тем­пе­ра­ту­ры окру­жа­ю­щей среды. Чем боль­ше раз­ность тем­пе­ра­тур, тем ин­тен­сив­нее про­ис­хо­дит теп­ло­от­да­ча энер­гии ор­га­низ­мом в окру­жа­ю­щую среду. Кроме того, боль­шое зна­че­ние имеет ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти окру­жа­ю­щей среды. Из­вест­но, что ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти для воды (при 20 °С) равен 2,1 кДж/(ч · м · °С), а для су­хо­го воз­ду­ха  — при­мер­но 0,08 кДж/(ч · м · °С). По­это­му для че­ло­ве­ка теп­ло­про­вод­ность через воз­дух со­став­ля­ет очень не­зна­чи­тель­ную ве­ли­чи­ну.

Иде­аль­ный теп­ло­об­мен

Теп­ло­от­да­ча из­лу­че­ни­ем для че­ло­ве­ка в со­сто­я­нии покоя со­став­ля­ет 43–50% всей по­те­ри тепла. Из­лу­че­ние че­ло­ве­че­ско­го тела ха­рак­те­ри­зу­ет­ся дли­ной волны от 5 до 40 мкм с мак­си­маль­ной дли­ной волны в 9 мкм.

Ис­па­ре­ние поз­во­ля­ет охла­ждать тело даже в том слу­чае, когда тем­пе­ра­ту­ра окру­жа­ю­щей среды выше, чем тем­пе­ра­ту­ра тела. При низ­кой тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха кон­век­ция и из­лу­че­ние с по­верх­но­сти тела че­ло­ве­ка со­став­ля­ют около 90% от общей су­точ­ной теп­ло­от­да­чи, а ис­па­ре­ние при ды­ха­нии  — 9–10%. При тем­пе­ра­ту­ре 18–20 °С теп­ло­от­да­ча за счёт кон­век­ции и из­лу­че­ния умень­ша­ет­ся, а за счёт ис­па­ре­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся до 25–27%.

При тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха 34–35 °С ис­па­ре­ние пота ста­но­вит­ся един­ствен­ным путём, с по­мо­щью ко­то­ро­го ор­га­низм осво­бож­да­ет­ся от из­бы­точ­но­го тепла. На каж­дый литр ис­па­рив­ше­го­ся пота кожа те­ря­ет ко­ли­че­ство теп­ло­ты, рав­ное 2400 кДж, она ста­но­вит­ся хо­лод­нее, охла­жда­ет­ся и про­те­ка­ю­щая под ней кровь.

Если при тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­ю­щей среды 37–39 °С по­те­ря воды с потом со­став­ля­ет около 300 г/ч, то при тем­пе­ра­ту­ре 42 °С и выше она по­вы­ша­ет­ся до 1–2 кг/ч. Ис­па­ре­ние эф­фек­тив­но толь­ко тогда, когда воз­дух сухой и по­движ­ный. Если воз­дух влаж­ный и не­по­движ­ный, ис­па­ре­ние про­ис­хо­дит очень мед­лен­но. Вот по­че­му осо­бен­но тя­же­ло пе­ре­но­сит­ся жара во влаж­ных суб­тро­пи­ках.

Самый про­стой и наи­бо­лее эф­фек­тив­ный спо­соб охла­жде­ния ор­га­низ­ма путём ис­па­ре­ния (при не­вы­со­кой фи­зи­че­ской ак­тив­но­сти)  — уси­ле­ние ды­ха­ния. Ведь лёгкие ра­бо­та­ют ещё и в ка­че­стве хо­ло­диль­ни­ка. Вы­ды­ха­е­мый воз­дух все­гда имеет 100%-ную влаж­ность, а на ис­па­ре­ние воды с гро­мад­ной по­верх­но­сти лёгких ухо­дит боль­шое ко­ли­че­ство из­бы­точ­но­го тепла. Имен­но так охла­жда­ют свой ор­га­низм мно­гие жи­вот­ные.

На ри­сун­ке при­ве­де­ны дан­ные о теп­ло­от­да­че тела че­ло­ве­ка по­сред­ством раз­лич­ных спо­со­бов.

Какой при­мер­но тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха со­от­вет­ству­ет такое рас­пре­де­ле­ние теп­ло­по­терь в от­сут­ствие фи­зи­че­ских на­гру­зок? Ответ по­яс­ни­те.