Номер 5, страница 21 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

5. Приведите примеры использования конвекции в быту и технике.

Конвекция — это вид теплопередачи, свойственный только жидкостям и газам, при котором перенос энергии осуществляется самими потоками вещества. Механизм конвекции основан на том, что при нагревании вещество расширяется, его плотность уменьшается, и под действием силы Архимеда оно поднимается вверх. На его место опускаются более холодные и плотные слои. Этот процесс создает циркуляционные потоки (конвекционные потоки), которые эффективно переносят тепло по всему объему.

Примеры использования конвекции в быту:

• Отопление помещений. Батареи центрального отопления устанавливаются внизу, как правило, под окнами. Воздух, соприкасаясь с горячей батареей, нагревается, становится менее плотным и поднимается к потолку. Остывший у потолка и окон воздух, как более плотный, опускается вниз к батарее. За счет таких конвекционных потоков происходит постепенный и равномерный прогрев всего воздуха в комнате.

• Кипячение воды. При нагревании кастрюли или чайника на плите сначала нагреваются нижние слои воды. Они расширяются и устремляются вверх, а их место занимают верхние, более холодные и плотные слои. Этот процесс перемешивания обеспечивает быстрый и равномерный нагрев всего объема жидкости.

• Работа холодильника. Охлаждающий элемент (морозильная камера) обычно находится в верхней части холодильника. Воздух возле него охлаждается, сжимается (становится плотнее) и опускается вниз. Теплый воздух от продуктов, находящийся внизу, как менее плотный, поднимается вверх, где охлаждается. Такая естественная циркуляция воздуха поддерживает низкую температуру во всей камере.

• Тяга в дымоходе. В печи или камине горячие продукты сгорания имеют высокую температуру и, следовательно, значительно меньшую плотность, чем окружающий холодный воздух. Из-за этой разницы давлений и плотностей возникает тяга — устойчивый поток горячего газа вверх по дымовой трубе.

Примеры использования конвекции в технике:

• Система охлаждения двигателя автомобиля. В двигателях внутреннего сгорания для отвода тепла используется жидкость (антифриз). Насос заставляет жидкость циркулировать по специальным каналам в блоке цилиндров, где она забирает тепло. Затем горячая жидкость поступает в радиатор, где она охлаждается потоком воздуха (часто с помощью вентилятора). Это пример принудительной конвекции.

• Конвекционная печь. В таких печах (духовых шкафах) установлен вентилятор, который создает принудительную циркуляцию горячего воздуха. Постоянное движение горячих потоков обеспечивает более быстрое и равномерное приготовление пищи по сравнению с обычными печами, где преобладает естественная конвекция.

• Охлаждение электроники. Процессоры и видеокарты в компьютерах выделяют много тепла. Для их охлаждения используются кулеры — радиаторы с вентиляторами. Вентилятор создает направленный поток воздуха (принудительная конвекция), который обдувает ребра радиатора и эффективно уносит тепло, предотвращая перегрев устройства.

• Тепловые электростанции. В котлах ТЭЦ сжигается топливо, и раскаленные газы поднимаются вверх, омывая трубы с водой (парогенератор). Благодаря конвекции тепло от газов эффективно передается воде, превращая ее в пар. Пар под высоким давлением вращает турбину, которая приводит в движение электрогенератор.

Ответ: Примеры использования конвекции в быту включают отопление помещений радиаторами, кипячение воды в чайнике, работу холодильника и создание тяги в дымоходе. В технике конвекция применяется в системах охлаждения двигателей и компьютерных компонентов, в конвекционных печах для равномерного приготовления пищи, а также в работе котлов на тепловых электростанциях для производства пара.