Номер 5, страница 29 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 7. Количество теплоты. Виды теплопередачи. Задания и упражнения - номер 5, страница 29.

Условие.

5. В тихую морозную погоду дым, выходящий из труб, поднимается вертикально вверх. Объясните наблюдаемое явление.

Решение.

5. В тихую морозную погоду дым, выходящий из труб, поднимается вертикально вверх. Объясните наблюдаемое явление.

Это явление объясняется конвекцией и законом Архимеда. Дым, выходящий из трубы, вместе с продуктами сгорания является горячим. Плотность любого газа уменьшается при нагревании. Следовательно, горячий дым имеет меньшую плотность, чем окружающий его холодный морозный воздух. Согласно закону Архимеда для газов, на объем горячего дыма действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх. Величина этой силы $ F_{А} $ равна весу вытесненного холодного воздуха: $ F_{А} = \rho_{возд} \cdot g \cdot V $, где $ \rho_{возд} $ – плотность холодного воздуха, $ g $ – ускорение свободного падения, $ V $ – объем дыма. Эта выталкивающая сила больше, чем сила тяжести $ F_{т} = \rho_{дым} \cdot g \cdot V $, действующая на сам дым, так как $ \rho_{дым} < \rho_{возд} $. В результате на дым действует результирующая сила, направленная вверх, которая и заставляет его подниматься. Поскольку в условии указана "тихая" погода, это означает отсутствие ветра, который мог бы сносить дым в сторону. Поэтому его движение происходит строго вертикально.

Ответ: Дым поднимается вверх из-за явления конвекции: горячий дым менее плотный, чем окружающий холодный воздух, поэтому на него действует выталкивающая архимедова сила, которая больше силы тяжести. В безветренную погоду дым движется строго вертикально.

6. Почему оконные рамы делают двойными?

Двойные оконные рамы (или современные стеклопакеты) делают для улучшения теплоизоляции помещения. Основной принцип их действия заключается в создании воздушной прослойки между двумя (или более) стеклами. Воздух, как и многие другие газы, является очень плохим проводником тепла, то есть обладает низкой теплопроводностью. Эта неподвижная воздушная прослойка служит изолятором, который значительно замедляет передачу тепла через окно. Теплообмен между помещением и улицей может происходить за счет теплопроводности и конвекции. Воздушный зазор эффективно снижает передачу тепла обоими способами: во-первых, из-за низкой теплопроводности самого воздуха, во-вторых, потому что в узком замкнутом пространстве между стеклами затруднено возникновение конвекционных потоков. Таким образом, зимой двойные рамы препятствуют утечке тепла из отапливаемого помещения наружу, а летом – проникновению тепла с жаркой улицы внутрь, что позволяет экономить на отоплении и кондиционировании.

Ответ: Двойные оконные рамы создают между стеклами прослойку воздуха, который является плохим проводником тепла. Эта воздушная прослойка служит теплоизолятором, уменьшая теплопотери из помещения зимой и защищая от жары летом.