Номер 1, страница 21 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Объясните, механизм нагревания воды в колбе, поставленной на огонь.

1. Механизм нагревания воды в колбе, поставленной на огонь, включает в себя два основных вида теплопередачи: теплопроводность и конвекцию.

Сначала тепло от пламени передается дну колбы. Затем тепловая энергия распространяется сквозь материал дна колбы (например, стекло) за счет теплопроводности. При этом частицы стекла, получив энергию, начинают колебаться интенсивнее и передают эту энергию соседним частицам, пока тепло не достигнет внутренней поверхности дна колбы.

Далее, от горячего дна колбы нагревается прилегающий к нему нижний слой воды, также за счет теплопроводности. Однако вода, как и большинство жидкостей, является плохим проводником тепла, поэтому для нагрева всего объема жидкости основной механизм — это конвекция.

Процесс конвекции происходит следующим образом:

• Нижний слой воды, нагревшись, расширяется. При расширении его объем увеличивается, а плотность, соответственно, уменьшается.
• Согласно закону Архимеда, менее плотная нагретая вода выталкивается вверх более холодной и плотной водой, которая находится сверху.
• Таким образом, теплые потоки воды поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз, к дну колбы.
• У дна холодная вода нагревается, ее плотность уменьшается, и она снова поднимается вверх.

Этот непрерывный циклический процесс перемешивания слоев воды называется конвекционным потоком. Именно благодаря конвекции тепло равномерно распределяется по всему объему жидкости, и вся вода в колбе постепенно нагревается.

Ответ: Нагревание воды в колбе происходит за счет теплопроводности через дно колбы и, главным образом, за счет конвекции внутри самой жидкости, когда теплые, менее плотные слои воды поднимаются вверх, а холодные, более плотные, опускаются вниз.

2. (Ответ на наиболее вероятное полное содержание вопроса: "Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха в отапливаемом помещении.")

Перемещение воздуха в отапливаемом помещении, например, в комнате с радиатором отопления, происходит благодаря явлению конвекции. Причина этого движения заключается в изменении плотности воздуха при его нагревании и охлаждении под действием силы тяжести.

Процесс выглядит так:

• Воздух, находящийся в непосредственной близости от источника тепла (например, радиатора), нагревается.
• При нагревании воздух расширяется, его плотность становится меньше плотности окружающего холодного воздуха.
• Как и в случае с водой, на этот более легкий теплый воздух начинает действовать выталкивающая сила (сила Архимеда), и он поднимается вверх, к потолку.
• Достигнув потолка, теплый воздух начинает отдавать свое тепло потолку и верхним частям стен, постепенно остывая.
• Остывая, воздух сжимается, его плотность увеличивается, и он становится тяжелее.
• Этот более тяжелый и холодный воздух опускается вниз, обычно у противоположной от радиатора стены, где часто находится окно, способствующее дополнительному охлаждению.
• Внизу холодный воздух перемещается по полу обратно к радиатору, где он снова нагревается, и цикл повторяется.

Таким образом, в комнате возникают устойчивые циркуляционные потоки воздуха — конвекционные потоки, которые обеспечивают перемешивание воздуха и равномерное распределение тепла по всему объему помещения.

Ответ: Перемещение воздуха происходит из-за конвекции. Воздух у источника тепла нагревается, становится менее плотным и поднимается вверх. У потолка он остывает, становится плотнее и опускается вниз, создавая циркуляцию, которая переносит тепло по всему помещению.