Ответы на вопросы §5 ГДЗ 8 класс (2022) (Физика)

Воздух, контактирующий с поверхностью плиты или батареи, нагревается от её поверхности и расширяется. Плотность тёплого расширившегося воздуха меньше, чем плотность холодного, и поэтому тёплый воздух поднимается вверх, на его место приходит холодный воздух. Он тоже нагревается и начинает двигаться вверх, за ним прогревается следующий слой холодного воздуха и т. д.
2. В чём состоит явление конвекции?
Когда вы держите руку над горячей плитой или над включённой батареей, вы замечаете, что вашей руке тепло, от плиты или батареи вверх поднимаются тёплые струи воздуха. Если вы повесите бумажную вертушку над горящей электрической лампой, эти струи воздуха будут её вращать (рис. 1.11). Вы наблюдаете ещё один вид теплопередачи — конвекцию (в переводе с латинского конвекцио — «перенесение»). При конвекции энергию переносят струи газа или жидкости.
3. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?
Для отопления комнаты батареи помещают под окном около пола. От горячей батареи, благодаря конвекции, весь воздух в комнате постепенно нагревается (рис. 1.13). В данном случае мы наблюдаем естественную, или свободную, конвекцию. Перемешивание жидкости, например, ложкой в стакане пример вынужденной конвекции.
4. Почему жидкости и газы нагревают снизу?
Для того чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, их надо нагревать снизу. Но всё-таки попробуем прогреть воду, налитую в пробирку, сверху (рис. 1.14). На дно пробирки поместим кусочки льда. Верхний слой воды может даже закипеть, а нижние слои останутся холодными, кусочки льда не растают. Почему? При таком способе нагревания конвекция не происходит, так как нагретые слои воды не могут опуститься ниже более тяжелых холодных слоев. В принципе, вода могла бы нагреться благодаря теплопроводности, но теплопроводность воды низкая, и пришлось бы очень долго ждать, пока вода прогреется.
5. Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?
В твёрдых телах каждая частица кристаллического тела лишь колеблется около своего положения, связанная взаимным притяжением с другими частицами. При нагревании твердого тела в нем не могут образовываться потоки вещества. Поэтому в твердых телах конвекция происходить не может. В твёрдых телах энергия передаётся теплопроводностью.

Решение

1. Воздух, соприкасающийся с поверхностью плиты или батареи, нагревается, расширяется и становится менее плотным. Поэтому он поднимается вверх, а на его место приходит более холодный воздух. Он тоже нагревается и поднимается, и так возникает движение воздуха.

2. Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа. Тёплые слои среды поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз, создавая потоки.

3. Естественная конвекция возникает сама собой из-за разности плотностей нагретых и холодных слоёв. Вынужденная конвекция происходит под действием внешних сил, например при перемешивании жидкости ложкой или вентилятором.

4. Жидкости и газы нагревают снизу, чтобы возникала конвекция. Тогда нагретые, менее плотные слои поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз, и тепло быстро распределяется по всему объёму. При нагревании сверху конвекция почти не возникает, поэтому нагрев идёт очень медленно, в основном теплопроводностью.

5. В твёрдых телах конвекция невозможна, потому что их частицы не могут свободно перемещаться и образовывать потоки вещества: они лишь колеблются около своих положений. В твёрдых телах тепло передаётся теплопроводностью.