План «ЕГЭ физика за 3 месяца»
Фраза «ЕГЭ физика за 3 месяца» пугает лишь в первый день. Дальше паника сменяется четким графиком. В первом блоке вы оцениваете уровень: решаете вариант прошлого года и помечаете слабые темы. Затем составляете таблицу-план на 90 дней. Каждую неделю берёте одно направление: кинематику, электричество или теплопередачу. В воскресенье делаете мини-экзамен и фиксируете прогресс. Такой ритм не даёт расслабиться, но и не выматывает. Важно чередовать чтение, тренажёр задач и устное объяснение материалу-«зрителю». Эта техника быстро вскрывает пробелы. На теплопередачу, по статистике, приходится до 15 % первичных баллов, значит теме уделяем не менее десяти дней. Сейчас разбираем, как уложить в голову конвекцию, теплопроводность и излучение и не запутаться в формулах.
Три канала переноса энергии
В учебнике школьник видит схемы и подписи, однако на экзамене требуется быстрый выбор модели. Теплопроводность передаёт энергию через упорядоченные столкновения частиц твёрдого тела. Конвекция переносит само вещество: горячие потоки поднимаются, холодные опускаются. Излучение идёт электромагнитными волнами и не нуждается в среде. Чёткое разграничение экономит время при чтении условия. Если дан вакуум — мгновенно вспоминаем излучение; стальной стержень — теплопроводность; кипящая вода — конвекция. Ошибки появляются, когда забывают, что процессы часто действуют вместе. В задачах ЕГЭ чаще просят учесть главный механизм. Формулировка «пренебречь потерями на излучение» подскажет выбор.
Ключевые формулы и характерные величины
Для теплопроводности используем закон Фурье: Q = k S ΔT t / L. Величина k характерна для материала; у меди около 400 Вт/м·К, у дерева меньше 0,2. Чтобы числа не пугали, составьте карточки с пятью часто встречающимися коэффициентами. Конвекция описывается уравнением Ньютона-Рихмана: Q = α S ΔT t. Тип среды определяет α: воздух даёт 5-25, вода до 1000. Для излучения берём закон Стефана-Больцмана: P = σ ε S T⁴. Запоминайте порядок: при нагреве до 600 К мощности растут на сотни ватт даже для небольших поверхностей. Часто нужно относительное сравнение, поэтому держите в голове пропорцию T⁴. Объединив формулы в одну таблицу, вы уменьшите риск подставить не тот коэффициент.
Конвекция крупным планом
Начинаем с визуализации: окрашиваем воду марганцовкой, подогреваем снизу — видим поднимающиеся столбы цвета. Такой опыт закрепляет образ. На экзамене конвекцию обычно связывают с нагревом жидкостей или газов в трубах радиаторов. Лайфхак: если фигурирует слово «течение», ответ почти наверняка кроется в конвекции. Решая задачу, выписывайте площадь боковой поверхности и разницу температур. Не забывайте единицы: α дан в Вт/м²·К, значит ΔT в кельвинах, но численно они совпадают с градусами. Нередки задания на естественную и вынужденную конвекцию. Во втором случае потоки гонит вентилятор, коэффициент α возрастает. Делайте поправку в расчёте, иначе неправильный порядок цифр обнулит баллы.
Теплопроводность без паники
Ученики часто путают линейную теплопроводность стержня и радиальную в стенке трубы. В ЕГЭ почти всегда встречается простая, линейная модель. Ставим мысленный «слой» толщиной L и считаем поток через сечение S. Если задан утеплитель, работает правило последовательного сопротивления: R сумм = L₁/k₁ + L₂/k₂. Оно похоже на формулу резисторов и запоминается легче. Добавьте в конспект условие «Температуры слоёв стационарны» — без него закон Фурье не применим. В тестовой части могут спросить направление вектора теплового потока. Достаточно помнить: он смотрит от больших к меньшим температурам вдоль градиента.
Излучение: больше, чем чёрное тело
Учащиеся слышат слово «излучение» и сразу пишут σT⁴. Но задачи шире. Часто дают смесь: охлаждение металлической сферы в вакууме с частичной отражающей поверхностью. Тогда нужен коэффициент чёрноты ε. Для полированного алюминия он равен 0,05, для сажи близок к единице. Подсказка может быть скрыта в слове «матовая» или «зеркальная». Добавьте правило: излучательная способность равна поглощательной при той же длине волны. Его легко доказать, однако на экзамене достаточно знать. Иногда соединяют излучение и конвекцию. Тогда вычисляйте каждую мощность отдельно и суммируйте. Опасная ловушка — забыть, что площадь излучения шарика равна 4πr², а не πr².
Типовые ошибки и как их обойти
Сильные ребята теряют баллы из-за спешки. Первая ошибка: путаница между ΔT и T²-T¹. В формулах всегда стоит именно разность температур. Вторая: забывают перевести сантиметры в метры и получают коэффициент в тысячах. Третья: берут неправильную площадь. Решение: пишите единицы на каждом шаге, даже в черновике. Следующая оплошность — игнорирование условной оговорки «идеальный газ». В таких задачах конвекция идёт без потерь, что упрощает уравнение. Ещё одна проблема — завышенная округлость. Держитесь двух-трёх значащих цифр, иначе ответ выйдет за допуск. Тренируйтесь на сервисах с мгновенной проверкой, это вырабатывает точность.
Экспресс-техника решения под таймер
К финалу подготовка превращается в спринт. Ставьте таймер на десять минут и решайте одну задачу по теплопередаче. Сначала выписываете дано, определяете главный вид переноса, берёте формулу, подставляете числа. Если ответ не сходится, ищете пропущенную единицу. После трёх-четырёх таких раундов рука запоминает порядок действий. Хотите дополнительную поддержку — подключайтесь к онлайн-курсу подготовки к ЕГЭ, там таймер встроен в тренажёр. Не откладывайте разбор ошибок на потом: цикл «задача — проверка — анализ» должен занимать двадцать минут максимум. Так материал не успевает стереться. За три месяца ежедневной практики вы доведёте теплопередачу до автоматизма и сохраните силы для самых сложных тем.