Номер 722, страница 82 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 30. Способы изменения внутренней энергии тела. Теплопроводность. Конвекция. Излучение - номер 722, страница 82.

Решение.

Решение

Движение воды по трубам водяного отопления в системах с естественной циркуляцией вызывается физическим явлением, которое называется конвекцией. Этот процесс основан на том, что плотность воды изменяется при изменении ее температуры.

Процесс циркуляции происходит следующим образом:

1. В нижней точке системы отопления, в котле, вода нагревается. При нагревании вода, как и большинство других веществ, расширяется, то есть ее объем увеличивается.

2. Плотность вещества ($\rho$) определяется как отношение массы ($\text{m}$) к объему ($\text{V}$): $\rho= \frac{m}{V}$. Так как масса воды при нагревании не меняется, а объем увеличивается, ее плотность уменьшается. Горячая вода становится легче (менее плотной), чем холодная вода в остальной части системы.

3. Из-за разницы в плотности возникает выталкивающая сила (сила Архимеда). Более плотная холодная вода из обратной линии "выдавливает" менее плотную горячую воду вверх по подающей трубе. Горячая вода поднимается к отопительным приборам (радиаторам), которые обычно расположены выше котла.

4. В радиаторах горячая вода отдает свое тепло в помещение, остывая при этом. При остывании объем воды уменьшается, а ее плотность, соответственно, увеличивается.

5. Став более плотной и тяжелой, охлажденная вода по обратным трубам опускается вниз, обратно в котел, где она снова нагревается. Этот цикл повторяется непрерывно, обеспечивая постоянное движение (циркуляцию) воды по системе отопления.

Таким образом, движущей силой является разность давлений столбов горячей (в подающем стояке) и холодной (в обратном стояке) воды.

Следует отметить, что в современных системах отопления часто устанавливают циркуляционные насосы, которые создают принудительное движение воды. Это повышает эффективность и надежность системы, но основной принцип естественной циркуляции основан именно на конвекции.

Ответ: Движение воды по трубам водяного отопления вызывается явлением конвекции, которое возникает из-за разницы плотностей горячей и холодной воды. Нагретая в котле менее плотная вода поднимается вверх, а остывшая в радиаторах более плотная вода опускается вниз, создавая тем самым естественную циркуляцию.