Номер 3.20, страница 17 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 3. Домашние экспериментальные задания - номер 3.20, страница 17.

Условие.

3.20. Зажгите свечу, накройте ее стеклянной цилиндрической трубкой (рис. 14, а). При этом пламя уменьшается и может погаснуть. Если трубку приподнять, то свеча горит ярче (рис. 14, б). Если трубку не поднимать и опустить на нее бумажную перегородку, не доходящую до пламени, то оно увеличивается (рис. 14, в). Объясните наблюдаемые явления.

Рис. 14

Решение.

В основе всех наблюдаемых явлений лежит процесс конвекции — перемещения потоков воздуха из-за разницы температур и, как следствие, плотностей.

Явление на рис. 14, а

Когда свечу накрывают трубкой, пламя быстро нагревает воздух внутри. Нагретый воздух и продукты горения (углекислый газ, водяной пар) имеют меньшую плотность, чем окружающий холодный воздух, и поэтому они поднимаются вверх, заполняя трубку. Этот восходящий поток горячего газа препятствует поступлению свежего, богатого кислородом, холодного воздуха снизу. Поскольку для горения необходим постоянный приток кислорода, его запас в трубке быстро иссякает, и пламя уменьшается или совсем гаснет.

Ответ: Пламя гаснет из-за прекращения доступа кислорода, необходимого для горения. Горячие продукты горения, поднимаясь вверх, не дают холодному воздуху с кислородом поступить к свече снизу.

Явление на рис. 14, б

Когда трубку немного приподнимают, у её основания образуется щель. Через эту щель в трубку начинает поступать холодный, более плотный воздух из комнаты, который содержит кислород. В то же время горячий воздух и продукты горения, как менее плотные, продолжают подниматься и свободно выходить сверху. Возникает устойчивый конвекционный поток, который называют тягой (по принципу дымовой трубы). Постоянный приток свежего воздуха, богатого кислородом, к пламени заставляет свечу гореть значительно ярче.

Ответ: Когда трубку приподнимают, возникает конвекционный поток (тяга): холодный воздух, богатый кислородом, поступает снизу, а горячие продукты горения выходят сверху. Постоянный приток кислорода заставляет свечу гореть ярче.

Явление на рис. 14, в

Бумажная перегородка делит внутреннее пространство трубки на два вертикальных канала. В том канале, где находится пламя, воздух нагревается, его плотность уменьшается, и он устремляется вверх. В соседнем канале, наоборот, создаётся область пониженного давления, и в него сверху начинает опускаться холодный, плотный воздух из комнаты. Этот холодный воздух достигает основания свечи, обеспечивая её кислородом. Таким образом, перегородка организует два встречных потока: восходящий поток горячих газов и нисходящий поток холодного воздуха. Это создаёт эффективную и постоянную циркуляцию воздуха, что приводит к усилению горения.

Ответ: Бумажная перегородка разделяет трубку на два канала, организуя конвекционные потоки. По одному каналу опускается холодный воздух с кислородом, а по другому (где горит свеча) поднимаются горячие продукты горения. Это обеспечивает постоянный приток кислорода к пламени, и оно увеличивается.