Номер 3.10, страница 16 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 3. Домашние экспериментальные задания - номер 3.10, страница 16.

Условие.

3.10. Измерьте термометром температуру воздуха у цоколя и над баллоном настольной электрической лампы накаливания. Объясните, куда перемещается теплый воздух.

Решение.

Решение

При выполнении данного эксперимента необходимо включить настольную лампу накаливания и подождать некоторое время, чтобы она нагрелась. Затем следует поочередно измерить температуру воздуха в двух указанных местах: у цоколя (в нижней части лампы) и над стеклянным баллоном.

Результаты измерений покажут, что температура воздуха над баллоном лампы значительно выше, чем температура воздуха у ее цоколя. Температура у цоколя будет лишь ненамного выше комнатной, в то время как над лампой воздух будет ощутимо горячим.

Это различие в температурах объясняется физическим явлением, которое называется конвекция.

1. Лампа накаливания является источником тепла. Воздух, который находится в непосредственном контакте с горячей стеклянной колбой лампы, нагревается от нее.

2. При нагревании любое вещество, в том числе и воздух, расширяется. Это означает, что его объем увеличивается, а плотность ($\rho$) соответственно уменьшается.

3. Согласно закону Архимеда для газов, на тело, погруженное в газ, действует выталкивающая сила. В данном случае более холодный и плотный окружающий воздух выталкивает вверх менее плотный и теплый воздух.

4. В результате нагретые слои воздуха поднимаются вверх. На их место снизу и сбоку поступает более холодный воздух, который, в свою очередь, нагревается от лампы и также поднимается. Этот непрерывный процесс перемещения масс воздуха создает восходящие конвекционные потоки.

Именно поэтому над лампой температура оказывается самой высокой. Таким образом, теплый воздух всегда перемещается вверх от источника нагрева.

Ответ: Температура воздуха над баллоном лампы будет выше, чем температура у ее цоколя. Теплый воздух перемещается вверх.