Номер 4, страница 35 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

4. Объясните действие тяги (см. рис. 20). Когда тяга лучше — зимой или летом?

Объясните действие тяги (см. рис. 20).

Действие тяги в дымоходе или печной трубе основано на физическом явлении конвекции. Когда в печи сгорает топливо, образуются горячие газы (дым). При нагревании воздух и газы расширяются, их плотность становится меньше плотности окружающего холодного воздуха.

Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила. В данном случае на столб менее плотного горячего газа внутри трубы действует выталкивающая сила со стороны более плотного холодного воздуха снаружи. Эта сила направлена вверх, и она заставляет горячий дым подниматься по трубе.

Этот процесс можно также описать через разность давлений. Столб холодного атмосферного воздуха создает у основания трубы давление, которое больше, чем давление столба горячего газа внутри трубы на той же высоте. Эта разница давлений $\Delta P$ и является движущей силой тяги. Она определяется по формуле $\Delta P = (\rho_{хол} - \rho_{гор}) \cdot g \cdot h$, где $\rho_{хол}$ и $\rho_{гор}$ — плотности холодного наружного и горячего внутреннего воздуха соответственно, $h$ — высота трубы, а $g$ — ускорение свободного падения. Возникающий поток затягивает в топку свежий воздух для поддержания горения и удаляет продукты сгорания.

Ответ: Тяга — это направленное движение газов в дымоходе, которое возникает из-за того, что горячие продукты сгорания имеют меньшую плотность, чем окружающий холодный воздух, и под действием выталкивающей силы (силы Архимеда) поднимаются вверх.

Когда тяга лучше — зимой или летом?

Эффективность тяги напрямую зависит от разности плотностей, а следовательно, от разности температур воздуха внутри трубы и снаружи.

Зимой наружный воздух очень холодный и, как следствие, имеет высокую плотность. Разница между высокой температурой дыма и низкой температурой уличного воздуха велика. Это создает значительную разницу плотностей $(\rho_{хол} - \rho_{гор})$, что обеспечивает сильную, устойчивую тягу.

Летом, наоборот, температура наружного воздуха высокая, и он менее плотный. Разница температур между горячим дымом и теплым наружным воздухом гораздо меньше. Это приводит к небольшой разнице плотностей, и в результате тяга ослабевает. В жаркую погоду растопить печь или камин бывает затруднительно именно из-за слабой тяги.

Ответ: Тяга лучше зимой, потому что разница температур (а значит и плотностей) между горячим газом в трубе и холодным воздухом на улице значительно больше, чем летом.