Номер 4, страница 25 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 4. Виды теплопередачи. Вопросы - номер 4, страница 25.

Условие.

4. Что такое конвекция?

Решение.

Конвекция (от латинского convectiō — «перенесение») — это один из трёх видов теплопередачи (наряду с теплопроводностью и тепловым излучением), который осуществляется путём переноса энергии потоками самого вещества (жидкости, газа или плазмы). Важно отметить, что конвекция не может происходить в твёрдых телах, так как в них частицы не могут свободно перемещаться.

Механизм возникновения конвекции

Процесс естественной конвекции можно описать следующими этапами:

• Нижние слои жидкости или газа нагреваются от источника тепла.
• При нагревании частицы вещества начинают двигаться с большей скоростью, и среднее расстояние между ними увеличивается. Это приводит к тепловому расширению вещества.
• В результате расширения плотность нагретого слоя становится меньше плотности окружающих его более холодных слоев.
• Под действием силы тяжести возникает архимедова (выталкивающая) сила, которая заставляет менее плотный, нагретый объем вещества подниматься вверх.
• На его место опускаются более холодные, а следовательно, более плотные верхние слои.
• Поднявшийся поток, достигнув верхней, более холодной области, отдает тепло окружающей среде, остывает, его плотность снова увеличивается, и он опускается вниз.

Этот непрерывный циклический процесс перемещения вещества, при котором теплые потоки поднимаются, а холодные опускаются, называется конвекционными потоками.

Виды конвекции

Различают два основных вида конвекции:

• Естественная (или свободная) конвекция: Возникает самопроизвольно в поле силы тяжести из-за разности температур и, соответственно, плотностей разных частей вещества. Именно этот механизм описан выше.
• Вынужденная (или принудительная) конвекция: Происходит, когда перемешивание вещества осуществляется под действием внешних сил, таких как работа насоса, вентилятора, мешалки или под воздействием ветра. Вынужденная конвекция значительно интенсифицирует процесс теплообмена по сравнению с естественной.

Примеры конвекции

• В быту: Нагревание воды в кастрюле или чайнике на плите; обогрев комнаты от радиатора отопления (теплый воздух поднимается к потолку, а холодный опускается к полу); работа конвекционной печи.
• В природе: Образование ветров (например, дневных и ночных бризов на побережье); формирование облаков; океанические течения (такие как Гольфстрим); движение вещества в мантии Земли, приводящее к движению тектонических плит.
• В технике: Системы жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания; работа кулеров для охлаждения процессоров в компьютерах; промышленные теплообменники.

Ответ: Конвекция — это вид теплопередачи, осуществляемый путём переноса внутренней энергии потоками и струями самого вещества (жидкости или газа). Она возникает из-за разности температур, приводящей к разности плотностей и появлению выталкивающей силы, которая заставляет более теплые и менее плотные слои подниматься, а более холодные и плотные — опускаться, создавая циркуляцию вещества.