Номер 4, страница 34 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Вопросы после параграфа. § 8. Конвекция. Глава 1. Тепловые явления - номер 4, страница 34.

4. Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?

4. Конвекция — это вид теплопередачи, который осуществляется путём переноса энергии потоками жидкости или газа. Суть явления заключается в том, что более нагретые слои вещества, имеющие меньшую плотность, поднимаются вверх под действием архимедовой силы, а на их место опускаются более холодные и плотные слои. Этот процесс создаёт непрерывную циркуляцию вещества, называемую конвекционным потоком.

В твёрдых телах частицы (атомы, молекулы или ионы) жёстко зафиксированы в узлах кристаллической решётки или в определённых положениях в аморфной структуре. Они могут совершать только колебательные движения около своих положений равновесия и не могут свободно перемещаться по всему объёму тела. Поскольку для возникновения конвекции необходимо макроскопическое движение вещества (потоков и струй), а в твёрдых телах такое движение невозможно, то и явление конвекции в них не наблюдается. Передача тепла в твёрдых телах происходит преимущественно за счёт другого механизма — теплопроводности.

Ответ: Конвекция невозможна в твёрдых телах, потому что она требует свободного перемещения масс вещества (потоков), а частицы в твёрдых телах жёстко связаны и не могут перемещаться, а лишь колеблются около своих положений равновесия.

5. Существует два основных вида конвекции: естественная (свободная) и вынужденная.

Естественная конвекция возникает самопроизвольно в поле силы тяжести при неравномерном нагреве жидкости или газа. Причиной движения являются различия в плотности, вызванные разницей температур.

Примеры естественной конвекции:

• Нагревание воды в кастрюле на плите: нижние слои воды нагреваются, становятся менее плотными и поднимаются вверх, а верхние, более холодные и плотные слои, опускаются вниз, создавая циркуляцию.
• Возникновение бриза: днём суша нагревается быстрее воды, тёплый воздух над ней поднимается, а с моря приходит более холодный воздух. Ночью процесс обратный.
• Центральное отопление в помещении: воздух нагревается от радиатора, становится легче, поднимается к потолку, а более холодный воздух опускается к полу и движется к радиатору.

Вынужденная конвекция — это процесс переноса тепла, при котором движение жидкости или газа создаётся внешним воздействием, например, с помощью насоса или вентилятора.

Примеры вынужденной конвекции:

• Использование вентилятора или фена: вентилятор создаёт направленный поток воздуха, который ускоряет теплообмен.
• Система охлаждения в компьютере: кулер (вентилятор) принудительно обдувает радиатор процессора, эффективно отводя от него тепло.
• Перемешивание горячего чая ложкой: механическое перемешивание ускоряет процесс охлаждения, заставляя горячие и холодные слои жидкости смешиваться.
• Работа автомобильного двигателя: насос (помпа) обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости между двигателем и радиатором.

Ответ: Примеры естественной конвекции — нагрев воды в кастрюле, возникновение ветра, обогрев комнаты батареей. Примеры вынужденной конвекции — охлаждение компонентов компьютера кулером, перемешивание супа ложкой, использование фена для сушки волос.