3. Школьник провёл опыт с использованием теплоприёмника, соединённого с трубкой, в которой содержится капля воды. Одна сторона теплоприёмника покрашена в чёрный цвет, а другая зеркальная. Внутри теплоприёмника содержится воздух. Школьник поочерёдно подносил зажжённую свечу сначала к чёрной стороне теплоприёмника (рис. 9.1, а), а затем к зеркальной (рис. 9.1, б) и каждый раз отмечал положение капельки воды в трубке. а) Каким способом передавалась энергия от свечи к теплоприёмнику: с помощью теплопроводности, конвекции или излучения? б) Почему при освещении теплоприёмника капля воды перемещается вправо, а после прекращения освещения через некоторое время возвращается обратно? в) Сравните результаты опытов, изображённых на рисунках 9.1, а и б. Сделайте вывод по результатам этого опыта.

а) Энергия от свечи к теплоприёмнику передавалась главным образом излучением: теплоприёмник нагревался на расстоянии, без соприкосновения со свечой. Горячий воздух от пламени тоже может переносить энергию конвекцией, но опыт сравнивает действие излучения на разные поверхности.

б) Воздух внутри теплоприёмника нагревается и расширяется. Он давит на каплю и перемещает её вправо по трубке. После того как освещение прекращается, воздух остывает и сжимается; разность давлений уменьшается, и капля возвращается обратно.

в) На рисунке 9.1, а свеча обращена к чёрной стороне, а на рисунке 9.1, б — к зеркальной. При освещении чёрная сторона поглощает больше излучения и нагревается сильнее; воздух в теплоприёмнике сильнее расширяется, поэтому капля смещается дальше. Зеркальная сторона значительную часть излучения отражает, поэтому нагрев и перемещение капли меньше.

Вывод: чёрные поверхности лучше поглощают тепловое излучение, чем зеркальные; зеркальные поверхности хорошо его отражают.