Номер 2.6, страница 8 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.6, страница 8.

Условие.

2.6. Почему жидкости и газы нагревают снизу?

Решение.

2.6. Решение

Жидкости и газы нагревают снизу, чтобы использовать наиболее эффективный для них способ передачи тепла — конвекцию. Этот процесс основан на изменении плотности вещества при нагревании и действии силы тяжести.

1. Когда источник тепла находится внизу, нижние слои жидкости или газа нагреваются первыми. При нагревании вещество расширяется, его объем $\text{V}$ увеличивается. Поскольку плотность $ \rho $ обратно пропорциональна объему ($ \rho = m/V $, где $\text{m}$ — масса), плотность нагретых слоев уменьшается.

2. В поле силы тяжести на тела действует выталкивающая сила Архимеда. Так как нагретые нижние слои стали менее плотными (более легкими) по сравнению с холодными верхними слоями, они начинают подниматься вверх.

3. На место поднявшихся теплых слоев опускаются более холодные и плотные верхние слои. Они, в свою очередь, нагреваются от источника тепла, их плотность уменьшается, и они также поднимаются вверх.

В результате возникает непрерывное циркуляционное движение вещества — конвекционные потоки. Эти потоки перемешивают жидкость или газ, обеспечивая быстрый и равномерный прогрев всего объема.

Если бы нагрев происходил сверху, то нагретый, менее плотный слой оставался бы наверху, а холодный, более плотный — внизу. Конвекция бы не возникла, и тепло передавалось бы вглубь очень медленно, в основном за счет теплопроводности, которая у жидкостей и газов незначительна.

Ответ: Жидкости и газы нагревают снизу для создания естественных конвекционных потоков. Нагретые нижние слои становятся менее плотными и поднимаются вверх, а холодные верхние слои опускаются вниз, что приводит к перемешиванию и эффективному прогреву всего объема.