Параграф 5 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)

Нагревание воды в колбе происходит следующим образом. Нижние слои воды соприкасаются с разогретым от пламени спиртовки дном колбы, расширяются и под действием силы Архимеда поднимаются вверх. На их место приходит более плотная холодная вода, прогревается, поднимается вверх и т.д.
2. Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой.
Воздух, соприкасаясь с горячей лампой нагревается, расширяется, плотность его уменьшается по сравнению с окружающим холодным воздухом и под действием силы Архимеда теплый воздух поднимается вверх, а на его место приходит холодный воздух.
3. Какой вид теплопередачи называют конвекцией?
Явление конвекции состоит в переносе энергии нагретыми потоками жидкости или газа.
4. Почему конвекцию невозможно наблюдать в твёрдых телах?
В твёрдых телах конвекция не происходит, так как их частицы могут только колебаться около своих положений и образование потока невозможно.
5. Приведите примеры использования конвекции в быту и технике.
Конвекция, так же, как и теплопроводность, широко используется в быту и технике. Её можно наблюдать при обогреве комнаты радиаторами (рис. 13). Воздух, находящийся около радиатора, нагревается, расширяется и поднимается вверх. Наверху он остывает и опускается вниз, где снова нагревается от радиатора и поднимается вверх и т. д. Примером использования конвекции является тяга, модель для демонстрации, которой показана на рисунке 14. Тяга обеспечивает естественный приток воздуха, необходимый, например, для поддержания горения в печах, котлах, каминах.
Обсуди с товарищами.
1. В чём различие механизмов передачи энергии при теплопроводности и конвекции?
Теплопроводность – это вид теплопередачи, которая не сопровождается переносом вещества. Конвекция – это вид теплопередачи, которая осуществляется именно путем переноса теплоты потоками жидкости или газа.
2. Почему жидкости и газы нагревают не сверху, а снизу?
Жидкости и газы нагревают снизу, для возникновения естественной конвекции. Если нагревать сверху, конвекции не будет.
Задание.
Возьмите зажжённую свечу, откройте немного входную дверь так, чтобы получилась узкая щель. Помещайте свечу в трёх местах: наверху, внизу и в середине высоты двери. Следите за направлением языков пламени. Сделайте вывод. Опыт проводите под наблюдением взрослых.
В первом случае пламя отклонится в сторону комнаты, во втором, отклонится в сторону коридора. В третьем случае, теплый воздух наверху выходит из комнаты, тогда как внизу холодный поток направлен внутрь нее.
Упражнение 5
1. Почему радиаторы водяного отопления располагают внизу, под окнами?
Радиаторы водяного или парового отопления ставят внизу комнаты, т.к. холодный воздух тяжелее теплого, поэтому он опускается вниз, где нагревается радиаторами.
2. В каком случае наполненная до краёв кастрюля с кипятком остынет скорее: когда её поставили на лёд или когда лёд положили на крышку кастрюли?
Кастрюля полностью заполнена содержимым до краёв, и крышка плотно её закрывает и нет воздушной прослойки, то она охладится быстрее, если на неё поставить лёд. Более тёплое жидкое содержимое будет охлаждаться и опускаться на дно, а более тёплое — подниматься и охлаждаться от льда.
3. Что остынет быстрее — стакан с компотом или стакан с киселём? Ответ обоснуйте.
При охлаждении жидкости в сосуде, важную роль играет испарение со свободной поверхности. При остывании киселя образуется пленка, которая как бы закрывает эту поверхность. Кисель очень вязкий. Конвекция практически отсутствует. Именно поэтому компот остывает быстрее.
4. Объясните действие тяги (см. рис. 14). Когда тяга лучше — зимой или летом?
Тяга возникает за счет разницы давлений столба нагретого газа в трубе и высоты холодного наружного воздуха. Соответственно, чем холоднее наружный воздух, тем больше разница давлений, поэтому тяга лучше зимой.
5*. Будет ли гореть свеча на борту космического орбитального комплекса?
В состоянии невесомости не возникает силы Архимеда, а значит и нет конвекции.

Вопросы

1. Нагревание воды в колбе происходит так: нижние слои воды соприкасаются с разогретым дном колбы, нагреваются, расширяются, их плотность уменьшается, и они под действием силы Архимеда поднимаются вверх. На их место приходит более холодная и плотная вода, которая тоже нагревается и поднимается.

2. Воздух у горячей лампы нагревается, расширяется, становится менее плотным, чем окружающий холодный воздух, и поднимается вверх. На его место поступает более холодный воздух.

3. Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия переносится потоками жидкости или газа.

4. В твёрдых телах конвекция невозможна, так как их частицы могут только колебаться около своих положений, а перемещение вещества в виде потоков не происходит.

5. Конвекция используется при обогреве помещений радиаторами, в тяге печей, котлов и каминов, а также в различных устройствах для перемещения и нагрева воздуха и жидкостей.

Обсуди с товарищами

1. При теплопроводности энергия передаётся без переноса вещества, а при конвекции — вместе с движением нагретых слоёв жидкости или газа.

2. Жидкости и газы нагревают снизу, чтобы возникала естественная конвекция: нагретые слои становятся легче и поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз. При нагревании сверху конвекция почти не возникает.

Задание

Если свечу поднести к щели в двери, то:

• вверху пламя отклонится в сторону комнаты — тёплый воздух выходит наружу;
• внизу пламя отклонится в сторону коридора — холодный воздух входит в комнату;
• посередине направление отклонения зависит от того, какой поток в этом месте сильнее.

Вывод: через щель одновременно происходит выход тёплого воздуха сверху и вход холодного воздуха снизу.

Упражнение 5

1. Радиаторы водяного отопления располагают внизу, под окнами, чтобы нагретый ими воздух поднимался вверх, а холодный воздух от окна опускался вниз и снова нагревался. Так в комнате возникает конвекция и помещение прогревается лучше.

2. Быстрее остынет кастрюля, поставленная на лёд. В этом случае охлаждается дно, и в жидкости возникают конвекционные потоки, которые ускоряют охлаждение.

3. Быстрее остынет стакан с компотом. Компот менее вязкий, в нём легче возникают конвекционные потоки и сильнее идёт теплообмен. У киселя из-за большой вязкости и образующейся плёнки конвекция слабее.

4. Тяга возникает из-за разности плотностей и давлений тёплого воздуха в трубе и холодного наружного воздуха. Чем холоднее воздух снаружи, тем тяга сильнее, значит, лучше она зимой.

5. На борту космического орбитального комплекса свеча гореть не будет: в невесомости не возникает силы Архимеда, а значит, нет конвекции, которая подводит к пламени свежий воздух.