$\mathbf{a})$

 Uzasadnienie: 

Zadanie naszym jest określenie (za pomocą narysowania strzałki) , w którym z przypadków (drewna, stali lub styropianu) mamy szybszy lub wolniejszy przepływ ciepła. W treści zadania mamy:

Korzystając z rysunku mamy:

• w każdym przypadku mówimy o przepływie tego samego ciepła z temperatury 10^oC do temperatury 0^oC,
• szerokość (lub grubość) każdego materiału jest taka sama.

Widzimy więc, że chcąc ocenić, w którym z przypadków mamy szybszy lub wolniejszy przepływ ciepła musimy oprzeć się na ciepłe właściwym. Wynika to z tego, że aby materiał (np. drewno) mógł przenieść ciepło z obszaru o wyższej temperaturze do obszaru o niższej temperaturze to najpierw musi zostać ogrzany do temperatury, którą ma przekazać, a ogrzanie temperatury zależy od ciepła właściwego. Jeżeli ciepło właściwe jest duże to do materiału trzeba przyłożyć większą energię, a co za tym idzie, dłużej będzie zachodził przepływ ciepła. W odwrotnej sytuacji, jeżeli ciepło właściwe jest małe to przez materiał będzie zachodził szybki przepływ ciepła.

W przedstawionym podpunkcie mamy trzy materiały. Mamy ocenić, czy przepływ ciepła przez stal jest szybszy lub wolniejszy od przepływu ciepła przez drewno. Analogicznie dla styropianu. Wiemy, że podczas dotykania stali (w ogólności jakiegoś metalu) odczuwamy zimno. Wynika to z tego, że przez stal zachodzi szybki przepływ ciepła.

W przypadku styropianu zauważmy, że jest wykorzystywany do ocieplania domów. Jest tak dlatego, że styropian bardzo wolno oddaje ciepło i dzięki temu podczas zimy ciepło w środku domu nie ucieka szybko poza dom.

Podsumowując: w porównaniu z drewnem przez stal ciepło przepływa szybciej, natomiast w przypadku styropianu ciepło przepływa wolniej. Zatem rysujemy odpowiednie strzałki, gdzie mała strzałka symbolizuje wolny przepływ, a duża strzałka symbolizuje szybki przepływ:

 Odpowiedź: 

Rysujemy strzałki symbolizujące szybkość przepływu:

 

$\mathbf{b})$

 Uzasadnienie: 

Zadanie naszym jest określenie (za pomocą narysowania strzałki), w którym z przypadków grubości drewna mamy szybszy lub wolniejszy przepływ ciepła. W treści zadania mamy:

Korzystając z rysunku mamy:

• w każdym przypadku mówimy o przepływie tego samego ciepła z temperatury 10^oC do temperatury 0^oC,
• szerokość (lub grubość) drewna jest różny.

Każdy z przedstawionych przypadków jest drewnem, czyli tym samym materiałem, jednakże różnią się one grubością. Zauważmy, że grubość ma istotny wpływ na przepływ ciepła, ponieważ im grubszy materiał tym przepływ ciepła jest wolniejszy. Jeżeli materiał jest cieńszy to wtedy przepływ ciepła będzie szybszy. Opierając się na tym, mamy wniosek, że w porównaniu z pierwszą grubością drewna szybszy przepływ będzie w przypadku drugim, czyli gdy drewno jest cieńsze. Natomiast w ostatnim przypadku, czyli gdy drewno jest najgrubsze, przepływ ciepła będzie najwolniejszy. Możemy więc narysować teraz strzałki symbolizujące szybkość przepływu ciepła, ale uwaga, musimy zwrócić uwagę na kierunek przepływu ciepła (w ostatnim przypadku przepływ jest od lewej do prawej). Zatem:

 Odpowiedź: 

Rysujemy strzałki symbolizujące szybkość przepływu:

 

$\mathbf{c})$

 Uzasadnienie: 

Zadanie naszym jest określenie (za pomocą narysowania strzałki), w którym z przypadków mamy szybszy lub wolniejszy przepływ ciepła. W treści zadania mamy:

Korzystając z rysunku mamy:

• w każdym przypadku szerokość żelaza jest taka sama,
• w każdym przypadku mamy przepływ ciepła z różnymi różnicami temperatur.

Każdy z przedstawionych przypadków jest żelazem, czyli tym samym materiałem, o tej samej grubości, ale różnych temperaturach, z których ciepło ma przepływać. Zauważmy, że nie tylko grubość ma istotny wpływ na przepływ ciepła, ale również od różnicy temperatur. Zależność jest następująca: im wyższa różnica temperatur, tym przepływ ciepła jest szybszy.  Z rysunku odczytać możemy różnice temperatur:

▶ pierwszy przypadek: $\Delta t_1=10{}^{\circ }\mathrm{C}-0{}^{\circ }\mathrm{C}=10{}^{\circ }\mathrm{C}$

▶ drugi przypadek: $\Delta t_2=30{}^{\circ }\mathrm{C}-0{}^{\circ }\mathrm{C}=30{}^{\circ }\mathrm{C}$

▶ trzeci przypadek; $\Delta t_3=60{}^{\circ }\mathrm{C}-0{}^{\circ }\mathrm{C}=60{}^{\circ }\mathrm{C}$

Widzimy więc, że największa różnica temperatur jest w przypadku ostatnim, a najmniejsza w pierwszym. Opierając się na tym widzimy, że przepływ ciepła w drugim przypadku będzie szybszy od przepływu ciepła w pierwszym przypadku, a największy przepływ ciepła będzie w ostatnim przypadku. Rysujemy więc strzałki symbolizujące szybkość przepływu ciepła:

 Odpowiedź: 

Rysujemy strzałki symbolizujące szybkość przepływu: