Номер 2.47, страница 13 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.47, страница 13.

Условие.

2.47. Чтобы дрова в печи хорошо горели, нужно обеспечить тягу (приток свежего воздуха внутрь печи). Почему для этого необходима достаточно высокая печная труба?

Решение.

Решение

Тяга в печи возникает из-за разности давлений, которая создается благодаря явлению конвекции. Процесс можно объяснить следующими шагами:

1. Когда дрова горят, воздух и продукты сгорания (дым) в печи и дымовой трубе сильно нагреваются.

2. При нагревании газ расширяется, и его плотность уменьшается. Таким образом, горячий газ внутри трубы становится значительно менее плотным и, следовательно, более легким, чем окружающий его холодный воздух на улице.

3. В соответствии с законом Архимеда на столб более легкого горячего воздуха внутри трубы действует выталкивающая сила со стороны более плотного и тяжелого холодного воздуха. Это создает разность давлений у основания трубы: давление снаружи становится выше, чем давление внутри.

4. Эта разность давлений ($\Delta P$) и есть тяга. Она заставляет холодный наружный воздух поступать в печь, обеспечивая приток кислорода для горения, а горячие продукты сгорания выталкиваются вверх по трубе и выходят наружу.

Величина этой разности давлений напрямую зависит от высоты столба воздуха, то есть от высоты трубы ($\text{h}$), и от разности плотностей холодного ($\rho_{хол}$) и горячего ($\rho_{гор}$) воздуха:

$\Delta P = (\rho_{хол} - \rho_{гор}) \cdot g \cdot h$

Как видно из формулы, чем выше труба ($\text{h}$), тем больше создаваемая ею разность давлений и, соответственно, тем сильнее тяга. Сильная тяга обеспечивает хорошее горение дров и эффективное удаление дыма.

Ответ: Высокая печная труба необходима для создания большей разности давлений между столбом горячего газа внутри нее и столбом холодного воздуха снаружи. Эта разность давлений (тяга) прямо пропорциональна высоте трубы. Чем выше труба, тем сильнее тяга, что обеспечивает интенсивный приток свежего воздуха (кислорода) в печь для поддержания горения и эффективный отвод продуктов сгорания.