Номер 1, страница 117 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 30. Кипение. Удельная теплота парообразования. Вопросы в начале параграфа - номер 1, страница 117.

Условие.

✓ Каков механизм конвекции?

Решение.

Каков механизм конвекции?

Конвекция — это вид теплопередачи, при котором энергия переносится потоками самого вещества (жидкости или газа). Этот процесс характерен только для текучих сред, где возможно перемещение масс вещества, и не наблюдается в твердых телах. Механизм конвекции основан на двух фундаментальных физических явлениях: тепловом расширении вещества и действии силы тяжести (закон Архимеда).

Процесс конвекции можно условно разделить на несколько этапов:

1. Нагревание и расширение. Когда нижние слои жидкости или газа нагреваются, их частицы начинают двигаться с большей скоростью и на большее расстояние друг от друга. Это приводит к увеличению объема нагретого вещества, и, как следствие, к уменьшению его плотности ($ \rho $).

2. Действие выталкивающей силы. Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила. В данном случае, менее плотные, нагретые объемы вещества выталкиваются вверх более холодными и плотными окружающими слоями. Нагретый поток начинает подниматься.

3. Замещение и образование потоков. На место поднявшегося теплого вещества опускаются более холодные и плотные верхние слои. Опустившись вниз к источнику тепла, они, в свою очередь, нагреваются, расширяются и начинают подниматься.

4. Охлаждение и циркуляция. Поднявшиеся теплые потоки, достигнув верхних областей, отдают тепло окружающей среде, охлаждаются и становятся плотнее. После этого они снова опускаются вниз. Этот непрерывный циклический процесс перемещения вещества (теплые массы — вверх, холодные — вниз) формирует так называемые конвекционные потоки, которые и осуществляют перенос тепла по всему объему.

Такой механизм, обусловленный естественными причинами (разностью плотностей), называется естественной или свободной конвекцией. Примерами могут служить нагрев воды в кастрюле, возникновение ветров и морских течений. Если перемещение вещества вызвано внешним воздействием (например, работой насоса или вентилятора), то говорят о вынужденной конвекции.

Ответ: Механизм конвекции заключается в переносе тепла в жидкостях и газах за счет перемещения самого вещества. Он обусловлен разностью плотностей, возникающей при неравномерном нагреве: более нагретые, легкие (менее плотные) слои вещества поднимаются вверх под действием архимедовой силы, а на их место опускаются более холодные, тяжелые (более плотные) слои. В результате возникает циркуляция вещества — конвекционные потоки, которые и осуществляют перенос тепла.