Физика в нашей жизни

Задачи, помогающие понять применение физики в нашей жизни.

Задача 1.

Что происходит с кусочком льда, взятым из холодильника? От чего зависит время плавления льда? Объяснить.

Ответ: сначала, как может показаться, что ничего не происходит. На самом деле, лед начинает нагреваться до температуры плавления (в комнате тепло, соответственно происходит теплообмен). Затем идет непосредственно процесс плавления. Пока весь лед не растает, вода, образовавшаяся из него, нагреваться не будет. Затем идет нагревание воды до наступления теплового равновесия. Время протекания процессов зависит от температуры окружающего воздуха и массы льда.

Задача 2.

Зачем при высокой температуре рекомендуют делать обтирание слабым раствором уксуса?

Ответ: при высокой температуре кожа очень сильно нагревается, поэтому для ее охлаждения и применяют обтирание. Как и любая жидкость, раствор при испарении поглощает энергию от кожи и, соответственно, происходит охлаждение. Кроме того, раствор уксуса способствует нормализации сердечного ритма и снижает артериальное давление. Если температура долго не спадает, то можно сделать примочки из этого же раствора на ступни.

Задача 3.

Почему, при одной и той же температуре зимой в ветреную погоду на улице кажется холоднее, чем в безветренную?

Ответ: дело в том, что в безветренную погоду возле лица, в результате теплообмена с воздухом, возле лица образуется воздушная подушка с температурой, комфортной для кожи. А в ветреную погоду эта подушка сдувается, и коже приходится постоянно нагревать воздух возле себя. В результате, тепло теряется, и температура ощущается как более низкая.

Задача 4.

Почему ручки на кастрюлях, крышках и сковородках делают из пластмассы?

Ответ: пластмасса обладает плохой теплопроводностью, поэтому плохо нагревается. Следовательно, вероятность обжечь руки мала.

Задача 5.

Почему крышка на кастрюле, при нагревании в ней воды, начинает «прыгать»?

Ответ: при нагревании воды, испарение её начинает происходить более интенсивно, и под крышкой накапливается водяной пар. Когда давление пара становится больше атмосферного, то под действием избыточного давления, крышка приподнимается, выпуская лишний пар.

Задача 6.

Почему в городах, расположенных на берегу морей и океанов постиранное бельё сохнет дольше, чем в городах, расположенных дольше от моря или океана?

Ответ: в результате постоянного испарения воды с поверхности воды и земли, в таких городах повышена влажность воздуха. А при повышенной влажности (много частиц водяного пара над сохнущими поверхностями) процесс испарения протекает медленнее.

Задача 7.

Почему, у электрических чайников есть метка максимального уровня воды, который можно наливать в него для кипячения?

Ответ: Так как в крышке чайника нет отверстия для выхода избыточного пара, и он выходит через носик, то, налив воды больше положенного уровня мы получим, что под действием этого пара часть воды будет вытекать из носика. Это может привести к короткому замыканию и воспламенению.

Задача 8.

Объясните, почему колбу медицинского термометра делают малых размеров, и количество ртути в ней всего 1 грамм? Может делать с большим количеством ртути?

Ответ: Так как процесс измерения температуры основан на теплообмене, то массу ртути и делают такой маленькой, чтобы она быстрее нагревалась и при этом не влияла на температуру тела. Иначе показания термометра будут неверны, потому что теплообмен идет до выравнивания температур контактирующих тел. Чем больше будет масса ртути в термометре, тел большее количество теплоты она заберет от тела, и тем больше понизит его температуру.

Задача 9.

Зачем на баллонах от аэрозоля, спреев и т.д., пишут что «после использования не бросать в огонь»?

Ответ: Как бы мы не старались, но в баллоне всегда остается часть газа, которым он был наполнен. Просто первоначально газ в баллон закачивают под большим давлением, и, когда мы нажимаем на спуск, то под действием этого давления, газ начинает распыляться в пространство. По мере уменьшения массы газа в баллоне, уменьшается и давление. Как только давление газа внутри баллона станет равно атмосферному, газ перестанет выходить наружу. Следовательно, в кажущемся пустом баллоне, будет газ. Если бросить баллон в огонь, то температура газа возрастает, увеличивается скорость движения частиц = увеличивается сила удара молекул о стенки баллона = увеличивается давление и, как следствие, баллон разрывает на части. Причем скорость движения осколков достаточная, чтобы причинить вред здоровью.

Задача 10.

Объясните, почему, если резко перевернуть бутылку с водой горлышком вниз, то вода вытекает порциями, а не сразу без перерывов?

Ответ: дело в том, что при вытекании воды наверху, под дном бутылки, образуется вакуум, который пытается не дать воде вытечь. Но под действием силы тяжести вода стремится вниз, и даже силы давления атмосферы на свободную поверхность оказывается недостаточно, чтобы вода осталась в бутылке. Поэтому хрупкое равновесие сил нарушается, и очередная порция воды выливается наружу. Процесс повторяется.

Задача 11.

Почему, если мы замерзаем, то одним из способов погреться является трение ладоней рук друг об друга?

Ответ: при трении ладоней друг об друга мы совершаем работу против силы трения, которая превращается во внутреннюю энергию трущихся тел.