Номер 20, страница 9 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-З. Виды теплопередачи - номер 20, страница 9.

Условие.

20. Почему в искусственных спутниках Земли и космических кораблях необходима принудительная циркуляция воздуха?

Решение.

В условиях земной гравитации циркуляция воздуха происходит естественным образом за счет явления конвекции. Нагретый воздух (например, от дыхания человека или работающих приборов) становится менее плотным и, согласно закону Архимеда, поднимается вверх. Его место занимает более холодный и плотный воздух, который опускается вниз. Таким образом создаются конвекционные потоки, которые перемешивают воздух в помещении.

В искусственных спутниках и космических кораблях, находящихся на орбите, наблюдается состояние невесомости (микрогравитации). В этих условиях сила тяжести практически отсутствует, а значит, отсутствует и архимедова выталкивающая сила. Из-за этого явление естественной конвекции не происходит.

Отсутствие естественной циркуляции воздуха приводит к нескольким опасным последствиям:

1. Вокруг космонавта образуется "облако" из выдыхаемого им углекислого газа ($CO_2$). Если это облако не рассеивать, космонавт будет вдыхать воздух с повышенной концентрацией $CO_2$ и пониженным содержанием кислорода, что может привести к потере сознания и удушью.

2. Электронные приборы, выделяющие тепло при работе, не смогут эффективно охлаждаться. Нагретый ими воздух не будет подниматься и отводить тепло, что приведет к перегреву и выходу оборудования из строя.

3. Температура и состав воздуха в разных частях корабля станут неравномерными.

Именно для решения этих проблем в космических аппаратах используется система принудительной циркуляции воздуха. Вентиляторы постоянно перемешивают воздух, обеспечивая отвод углекислого газа от лиц космонавтов, охлаждение оборудования и поддержание равномерного состава и температуры воздушной среды во всем жилом объеме.

Ответ: Принудительная циркуляция воздуха необходима потому, что в условиях невесомости отсутствует естественная конвекция. Без принудительной циркуляции выдыхаемый углекислый газ скапливался бы вокруг космонавтов, а электронные приборы перегревались, что создало бы угрозу для жизни экипажа и функционирования систем корабля.