Качественные задачи по физике в средней школе и не только… (Тульчинский) - страница 77
Одно и то же количество совершенной работы сильнее увеличит температуру того тела, у которого ниже теплоемкость. У алюминия удельная теплоемкость существенно выше, чем у железа, то есть для нагрева одной и той же массы на один градус алюминию нужно больше тепла, чем железу. Кажется, что алюминий должен нагреваться медленнее. Однако в условии задачи сказано не про одинаковую массу проволоки, а про одинаковую толщину. Какой еще показатель следует учесть, чтобы корректно сравнить темп нагрева алюминия и железа в описанной ситуации?
123. Предки-пиротехники
Если вы потрете друг о друга ладони, то почувствуете, что они нагрелись. Веревка, быстро скользящая сквозь сжатый кулак, способна вызвать ожоги на коже. Тормозные диски гоночных автомобилей «Формулы 1» могут раскаляться до красного свечения. Можно привести и много других примеров из жизни, показывающих, что трение нагревает. Это довольно легко понять, опираясь на представления о работе и энергии: сила трения совершает работу при перемещении трущихся поверхностей друг относительно друга, но ни кинетическая, ни потенциальная энергия тел при этом не растут – значит, совершенная работа приводит к увеличению внутренней энергии, то есть в нашем случае прежде всего к нагреву.
Однако без открытого огня сухое дерево воспламеняется при достаточно длительном нагреве до температуры хотя бы около 200 °C. Добиться этого простым потиранием дощечек друг о друга весьма непросто – вы скорее промокнете от пота и выдохнетесь, чем добьетесь результата. Тем не менее добыть огонь трением с помощью подручных средств вполне возможно, если использовать, например, устройство, напоминающее лук с нетуго натянутой тетивой, и палочку, которая быстро вращается с помощью этого лука (рис. 85).
Рис. 85
Такое устройство позволяет сделать трение более быстрым и интенсивным.
124. Плата за воздух
Увеличенный расход топлива означает, что на преодоление того же самого расстояния автомобилю понадобилось больше энергии, то есть двигатель совершил больше работы. Поскольку итог тот же самый: автомобиль той же самой массы совершил перемещение на то же самое расстояние по той же самой дороге, нам нужно найти, куда ушла дополнительно затраченная энергия. Внимательно посмотрев, как катится приспущенное колесо, мы заметим, что резина постоянно сминается (когда соответствующая точка колеса внизу) и расправляется. Из задачи 122 мы знаем, что такие деформации «туда-сюда» приводят к росту внутренней энергии, в частности к нагреву. Вот она, наша утечка энергии: покрышки колес сильнее нагреваются и интенсивнее изнашиваются.