Номер 5, страница 22 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

5*¹. Будет ли гореть свеча на борту космического орбитального комплекса?

Решение

Процесс горения свечи напрямую зависит от наличия силы тяжести и связанного с ней явления конвекции.

В земных условиях пламя свечи нагревает окружающий воздух и продукты сгорания (углекислый газ, водяной пар). Согласно закону Архимеда, на нагретый, менее плотный газ действует выталкивающая сила со стороны более холодного и плотного окружающего воздуха. В результате горячие газы поднимаются вверх, а на их место поступает холодный воздух, богатый кислородом, который необходим для поддержания горения. Этот непрерывный процесс называется естественной конвекцией. Именно конвективные потоки придают пламени свечи на Земле характерную вытянутую вверх форму.

На борту космического орбитального комплекса, который находится в состоянии свободного падения, царит невесомость ($g \approx 0$). В этих условиях явление конвекции практически отсутствует.

Если зажечь свечу в невесомости, она на короткое время вспыхнет, потребив кислород, находящийся в непосредственной близости от фитиля. Пламя будет иметь не вытянутую, а сферическую форму, так как горячие газы будут распространяться от фитиля равномерно во все стороны. Однако продукты сгорания, в основном углекислый газ, не будут подниматься вверх. Они образуют вокруг пламени сферический слой, который изолирует его от притока свежего, богатого кислородом воздуха. Единственный механизм поступления кислорода к пламени — это диффузия, но это очень медленный процесс. В результате пламя очень быстро "задохнется" в собственных продуктах сгорания и погаснет.

Ответ: Свеча на борту космического орбитального комплекса загорится, но будет гореть очень недолго (несколько секунд) и погаснет. Устойчивое горение невозможно из-за отсутствия конвекции в условиях невесомости, которая необходима для постоянного притока кислорода к пламени и отвода продуктов сгорания.