Номер 2.19, страница 10 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.19, страница 10.

Условие.

2.19. Над горящей свечой пушинка быстро поднимается вверх. Почему?

Решение.

Решение

Данное явление объясняется физическим процессом, который называется конвекцией. Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия переносится потоками самого вещества (в данном случае — воздуха).

Процесс происходит в несколько этапов:

1. Нагрев воздуха. Пламя горящей свечи нагревает слой воздуха, находящийся непосредственно над ним.

2. Расширение и уменьшение плотности. При нагревании молекулы воздуха начинают двигаться быстрее и на большем расстоянии друг от друга. В результате воздух расширяется. Согласно определению плотности $\rho = m/V$, при увеличении объема $\text{V}$ и неизменной массе $\text{m}$ плотность воздуха уменьшается. Таким образом, теплый воздух над свечой становится менее плотным, чем окружающий его более холодный воздух.

3. Возникновение выталкивающей силы. В соответствии с законом Архимеда, на объем менее плотного теплого воздуха, окруженного более плотным холодным воздухом, начинает действовать выталкивающая сила, направленная вертикально вверх. Эта сила оказывается больше силы тяжести, действующей на этот объем теплого воздуха.

4. Образование конвективного потока. Под действием выталкивающей силы нагретый воздух устремляется вверх. Его место занимает более холодный и плотный воздух, который, в свою очередь, нагревается от пламени и также поднимается. Этот непрерывный процесс создает устойчивый восходящий поток теплого воздуха над свечой, который называется конвективным потоком.

5. Движение пушинки. Пушинка — очень легкий объект с большой площадью поверхности. Когда она оказывается в этом восходящем потоке, сила сопротивления воздуха (аэродинамическая подъемная сила), действующая на нее со стороны движущегося воздуха, легко преодолевает незначительную силу тяжести. В результате поток воздуха увлекает пушинку за собой, и она быстро поднимается вверх.

Ответ:
Пушинку поднимает вверх восходящий поток теплого воздуха (конвективный поток), который образуется над пламенем горящей свечи. Воздух, нагреваясь от пламени, расширяется, его плотность уменьшается, и под действием выталкивающей силы он устремляется вверх, увлекая за собой легкую пушинку.