Номер 39.35, страница 148 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 39. Виды теплопередачи. Глава 6. Тепловые явления - номер 39.35, страница 148.

39.35 [977] Почему в печах с высокими трубами тяга больше, чем в печах с низкими трубами?

Решение

Тяга в печной трубе — это направленное движение продуктов сгорания вверх по трубе, которое возникает благодаря разности давлений. Это явление объясняется законами конвекции и гидростатики.

Горячие газы, образующиеся при сгорании топлива в печи, имеют более высокую температуру и, следовательно, меньшую плотность, чем окружающий холодный воздух. Обозначим плотность горячего газа внутри трубы как $\rho_{гор}$, а плотность холодного атмосферного воздуха как $\rho_{хол}$. Таким образом, $\rho_{гор} < \rho_{хол}$.

Столб воздуха (или газа) высотой $h$ создает у своего основания гидростатическое давление, которое определяется по формуле $P = \rho g h$, где $g$ — ускорение свободного падения. Давление, создаваемое столбом горячего газа внутри трубы, меньше давления, создаваемого столбом холодного воздуха той же высоты снаружи.

Разность давлений $\Delta P$ у основания трубы, которая и является движущей силой тяги, равна разности давлений столбов наружного воздуха и внутреннего газа:

$\Delta P = P_{снаружи} - P_{внутри} = \rho_{хол} g h - \rho_{гор} g h = (\rho_{хол} - \rho_{гор}) g h$

Из этой формулы видно, что величина тяги (разность давлений $\Delta P$) прямо пропорциональна высоте трубы $h$. Следовательно, чем выше труба, тем больше разница в весе между столбом холодного воздуха снаружи и столбом горячего газа внутри. Эта увеличенная разница давлений и создает более сильную тягу, которая эффективнее удаляет продукты сгорания и обеспечивает приток свежего воздуха (кислорода) в топку.

Ответ: Тяга в печи возникает из-за разности давлений, создаваемой столбом горячего, менее плотного газа внутри трубы и столбом холодного, более плотного воздуха снаружи. Величина этой разности давлений прямо пропорциональна высоте трубы. Поэтому в печах с высокими трубами тяга больше.