Конспект по физике 8 класс параграф 8 Баз. + Ответы на вопросы. Краткое содержание § 8. КОНВЕКЦИЯ по учебнику Перышкина (базовый уровень). Конспект по пунктам параграфа. Код материалов: Физика Конспект №8 Баз.
Вернуться к Списку конспектов
Конспект §8. КОНВЕКЦИЯ
Краткое содержание § 8
В документе рассматривается конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия переносится потоками жидкости или газа. В отличие от теплопроводности, при конвекции происходит перенос вещества: нагретые частицы жидкости или газа перемещаются вместе с энергией.
Механизм конвекции объясняется изменением плотности: при нагревании жидкость или газ расширяются. Поскольку масса не меняется, плотность уменьшается: ρ = m/V. Поэтому нагретый объём становится легче окружающей среды, и сила Архимеда превышает силу тяжести. Нагретые слои поднимаются вверх, а более холодные опускаются вниз — так возникает непрерывное перемешивание и перенос тепла.
- Конвекция бывает естественной — она возникает сама при нагревании снизу, и вынужденной — при перемешивании жидкости или газа с помощью насосов, вентиляторов, мешалок.
- В твёрдых телах конвекция невозможна, потому что частицы твёрдого тела только колеблются около положений равновесия и не могут образовывать потоки вещества.
- Примеры конвекции: обогрев комнаты радиатором, тяга в печах и каминах, движение воздуха над нагретой лампой.
Дополнительно
Именно конвекция создаёт ветры, морские бризы и многие океанические течения: тёплый воздух или вода поднимаются, а холодные массы занимают их место. В невесомости естественная конвекция не работает, поэтому пламя свечи на орбитальной станции без вентиляции гаснет, а при обдуве горит почти сферическим пламенем. Конвекция в мантии Земли медленно движет континенты. На использовании конвекции основаны также системы отопления и вентиляции в домах.
Ответы на вопросы
Вопросы на стр. 34–35
1. Объясните механизм нагревания воды в колбе, поставленной на огонь (см. рис. 18, а).
Ответ: Нижние слои воды у горящей горелки нагреваются, расширяются, их плотность уменьшается. Нагретая вода становится легче холодной, поэтому сила Архимеда превышает силу тяжести, и тёплая вода поднимается вверх. На её место опускаются более холодные слои, и так возникает конвекционная циркуляция.
2. Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой (см. рис. 18, б).
Ответ: Воздух около лампы нагревается, расширяется и становится менее плотным, поэтому он поднимается вверх. Холодный воздух сверху и с боков опускается на его место, создавая постоянный поток, который и вращает вертушку.
3. Какой вид теплопередачи называют конвекцией?
Ответ: Конвекцией называют перенос энергии потоками жидкости или газа. При этом переносится и само нагретое вещество.
4. Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?
Ответ: В твёрдых телах частицы могут лишь колебаться около своих положений равновесия и не могут свободно перемещаться потоками. Поэтому образование конвекционных потоков в твёрдых телах невозможно.
5. Приведите примеры естественной и вынужденной конвекции в быту и технике.
Ответ: Естественная конвекция: обогрев комнаты радиатором, тяга в печи, движение воздуха около горячей лампы. Вынужденная конвекция: перемешивание супа ложкой, работа вентилятора, принудительная подача воздуха воздуходувкой.
Дополнительные вопросы
1. В чём различие механизмов передачи энергии при теплопроводности и конвекции?
Ответ: При теплопроводности энергия передаётся от частицы к частице, но само вещество не перемещается. При конвекции нагретые объёмы жидкости или газа движутся и переносят энергию вместе с собой.
2. Почему жидкости и газы нагревают не сверху, а снизу?
Ответ: При нагревании снизу нижние слои расширяются, становятся легче и поднимаются вверх, а холодные опускаются — возникает конвекция. Если нагревать сверху, тёплый лёгкий слой останется наверху, и конвекции не будет, а тепло будет передаваться только медленной теплопроводностью.
3. Из курса географии вам известно о существовании бризов — ветров, возникающих около моря. Объясните, используя знания о тепловых явлениях, образование дневного и ночного бриза.
Ответ: Днём суша нагревается быстрее моря, тёплый воздух над сушей поднимается, и на его место с моря приходит более холодный воздух — возникает дневной бриз. Ночью суша остывает быстрее, а вода дольше сохраняет тепло, поэтому тёплый воздух поднимается над морем, и с суши к морю дует ночной бриз.
Упражнение 6
1. Почему радиаторы водяного отопления располагают под окнами?
Ответ: От окна идёт холодный воздух, который опускается вниз. Радиатор под окном нагревает этот холодный воздух, тёплый воздух поднимается и обогревает комнату. Так создаётся естественная конвекция, равномерно распределяющая тепло.
2. В каком случае наполненная до краёв кастрюля с кипятком остынет быстрее: когда её поставили на лёд или когда лёд положили на крышку кастрюли?
Ответ: Быстрее остынет кастрюля, когда лёд лежит на крышке. При охлаждении сверху верхний слой воды становится плотнее и опускается вниз, вызывая конвекцию: тёплые слои постоянно подходят к холодной крышке. Если поставить кастрюлю на лёд, холодная вода остаётся внизу, и конвекция почти не возникает.
3. Что остынет быстрее — стакан с компотом или стакан с киселём? Ответ обоснуйте.
Ответ: Стакан с компотом остынет быстрее, потому что компот — подвижная жидкость, в нём легко возникают конвекционные потоки. Кисель густой и вязкий, поэтому конвекция в нём затруднена, и он остывает медленнее.
4. Объясните действие тяги (см. рис. 20). Когда тяга лучше — зимой или летом?
Ответ: Тяга создаётся конвекцией: горячие газы в трубе печи нагреты и имеют меньшую плотность, чем холодный наружный воздух, поэтому они поднимаются вверх. В трубе возникает пониженное давление, и свежий воздух поступает к очагу снизу. Зимой тяга лучше, так как разница температур между горячими газами и холодным уличным воздухом больше, а значит, потоки движутся быстрее.
5. * Будет ли гореть свеча на борту космического орбитального комплекса?
Ответ: В условиях невесомости нет направленной силы тяжести, поэтому нагретый воздух не поднимается вверх, и естественная конвекция не возникает. Без принудительного притока кислорода пламя быстро гаснет; если есть вентиляция, свеча может гореть, но пламя будет иметь почти сферическую форму.
Задание 6
Возьмите зажжённую свечу, откройте немного входную дверь так, чтобы получилась узкая щель. Помещайте свечу наверху, в середине высоты двери и внизу. Следите за направлением языков пламени. Сделайте вывод.
Ответ: Вверху пламя свечи отклонится наружу — тёплый воздух выходит из комнаты через верхнюю часть щели. Внизу пламя отклонится внутрь — холодный воздух входит в комнату снизу. В середине движение будет слабым. Это доказывает существование конвекционных потоков: тёплый воздух поднимается и уходит через верх, а холодный поступает снизу.
Вы смотрели: конспект по физике к учебнику 8 класса §8. КОНВЕКЦИЯ. Краткое содержание темы учебника. Ответы на вопросы в конце параграфа. Код материалов: Физика Конспект №8 Баз.