Тип 21 № 4215 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Тепловые явления
i
Зимой по краям заснеженных наклонных крыш домов часто образуются сосульки, которые при не слишком морозной погоде быстро растут и могут сорваться и упасть, представляя большую опасность для проходящих внизу людей. На крышах многих современных загородных домов сосульки, однако, не образуются благодаря специальной конструкции этих крыш: они двухслойные, и между верхним и нижним слоями имеется зазор, в котором воздух может свободно циркулировать и выходить наружу. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, причину образования сосулек в первом случае и их отсутствие во втором случае.
Решение. 1. Жилые дома зимой отапливаются, теплый воздух поднимается вверх, и через крышу, покрытую снегом, постоянно идет поток теплоотдача.
2. Слой снега на крыше имеет малую теплопроводность, так что между внутренней и внешней поверхностями этого слоя возникает большая разность температур, и снег, прилегающий к крыше, нагревается до температуры плавления и начинает таять за счет получения теплоты плавления при теплоотдаче через крышу дома в окружающую среду.
3. Образовавшаяся при таянии снега вода стекает под слоем снега вниз по наклонной крыше, и, выходя на ее краю наружу, на холод, снова замерзает, образуя лед, то есть быстро растущие сосульки.
4. При двухслойной крыше с воздушным зазором теплота из дома уносится наружу, вверх, в окружающую среду, за счет возникающих конвекционных потоков воздуха в зазоре, и практически не нагревает снег на верхнем слое крыши. Таким образом, снег не подтаивает, и сосульки у краев такой крыши не образуются.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. п. 1–4) и исчерпывающие верные рассуждения с указанием наблюдаемых явлений (в данном случае — упоминание явлений теплопроводности и конвекции, плавления и затвердевания льда, а также указание направлений движения теплого воздуха и воды в поле силы тяжести). | 3 |
| Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, и дано правильное объяснение, но содержится один из следующих недостатков. В представленных записях содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи. ИЛИ Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объеме, или в них содержатся логические недочеты. | 2 |
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Указаны не все необходимые явления и физические законы, даже если дан правильный ответ на вопрос задания. ИЛИ Указаны все необходимые явления и физические законы, но в некоторых из них допущена ошибка, даже если дан правильный ответ на вопрос задания. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к верному ответу, содержат ошибки. | 1 |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
PDF-версии: