Примеры теплопроводности конвекции и излучения

Виды теплопередачи в физике

Примеры теплопроводности конвекции и излучения

Теплопередача представляет собой один из важнейших физических процессов, состоящий из нескольких простых превращений. Во время него теплота переносится от одного объекта к другому или внутри тела при наличии разности температур. Тепловая энергия присутствует в следующих средах:

  • газы;
  • жидкости;
  • твёрдые тела.

Передача тепла — это самопроизвольный процесс, проходящий в свободном пространстве. Энергия распространяется от объектов, которые имеют высокую температуру, к телам с меньшим показателем.

Исследования, проведённые учёными, говорят, что теплопередача слишком сложна для рассмотрения её в виде одного процесса.

В связи с этим физическое явление было разделено на три следующие вида:

  • теплопроводность;
  • конвекция;
  • излучение.

Характеристика теплопроводности

Теплопроводность — это передача энергии от объекта к объекту или от одной части некоего физического тела к другой посредством теплового движения молекул и атомов. Необходимо отметить, что при этом явлении вещество не перемещается, передаётся лишь внутренняя энергия. Наблюдать теплопроводность позволяет следующий опыт:

  1. К стержню из металла на воск прикреплено несколько гвоздей.
  2. Один конец стержня прочно фиксируют в штативе, а другой начинают нагревать.
  3. Спустя некоторое время гвозди по очереди отпадают.

Это происходит из-за плавления воска, которое вызывает повышение температуры металла. Тот факт, что гвозди отпали не одновременно, свидетельствует о постепенном нагревании стержня. Следовательно, внутренняя энергия тела по мере своего увеличения передавалась от горячего конца к холодному.

Передача тепла имеет ещё одно объяснение, базирующееся на внутреннем строении вещества. Частицы нагреваемого конца стержня из-за внешнего воздействия увеличивают свою энергию.

В результате их колебание становится более интенсивным, из-за чего часть полученного потенциала молекулы передают соседним частицам, которые тоже начинают колебаться быстрее. Процесс передачи энергии постепенно охватывает весь стержень.

Результатом её увеличения становится повышение температуры объекта.

Теплопроводность различных веществ отличается, даже существуют специальные таблицы, содержащие информацию об этом качестве физических тел.

К примеру, если на дно пробирки с водой опустить кусок льда, а её верхний конец нагреть, то вскоре вода, находящаяся рядом с источником огня, закипит, хотя лёд сохранит своё состояние.

Из этого следует, что у воды плохая теплопроводность. Этим качеством отличаются все жидкости.

Газообразные вещества имеет ещё более низкую теплопроводность. Доказать утверждение можно опытным путём:

  1. В штативе закрепляют пробирку, в которой находится воздух.
  2. Под ней ставят зажженную спиртовку.

Если в пробирку опустить палец, то тепло ощущаться не будет. Эксперимент позволяет сделать вывод, что воздух, как и прочие газы, плохо передаёт внутреннюю энергию.

Наилучшими проводниками теплоты считаются металлические тела, а к наихудшим относятся сильно разреженные газы. Причиной этого является их молекулярное строение.

Частицы газообразных веществ расположены на больших расстояниях друг от друга, а потому сталкиваются редко, из-за чего передача теплоты происходит значительно медленнее, чем в твёрдых телах.

Жидкости по уровню теплопроводности находятся между газами и твёрдыми объектами.

Описание конвекции

Конвекция является ещё одним способом передачи теплоты. Её сущность заключается в переносе внутренней энергии слоями жидких или газообразных веществ.

Поскольку конвекция происходит только при перемещении веществ, осуществляться такой процесс может лишь в жидкостях и газах. Известно, что физические тела в этих двух состояниях плохо проводят тепло, но благодаря концекции их всё же можно нагреть.

Эффективное применение этого процесса можно наблюдать в холодное время года, когда в помещениях, оборудованных батареями парового отопления, воздух согревается.

Этот тип теплопередачи можно наблюдать при проведении простого опыта:

  1. На дно наполненной водой колбы аккуратно опускают кристалл марганцовокислого калия.
  2. Ёмкость нагревают в том месте, где лежит соль марганцовой кислоты.
  3. Через некоторое время со дна начинают подниматься окрашенные струи воды.
  4. Поднявшись в верхние слои, струи опускаются.

Нижний слой жидкости при нагреве расширяется, что приводит к увеличению её объёма и уменьшению плотности. Под воздействием архимедовой силы нагретая часть вещества перемещается выше. На освободившееся место опускается холодная жидкость, которая по мере нагревания поднимается. В этом случае внутренняя энергия передаётся движущимися вверх потоками воды.

Подобным образом происходит передача теплоты и в газах. Так, если бумажную вертушку размещают над источником тепла, то она начинает вращаться.

Лопасти объекта приходят в движение потому, что наименее плотные слои нагретого воздуха поднимаются из-за воздействия на них выталкивающей силы, в то же время холодные слои опускаются, занимая место тёплых. Это передвижение воздуха заставляет вертушку вращаться.

Определение излучения

Последним видом теплопередачи является излучение. Его можно почувствовать, поднеся руку к включенной электрической лампочке, батарее отопления, спирали нагретой электроплиты, горячему утюгу и т. д. Опытным путём выявить излучение можно следующим образом:

  1. Металлический теплоприёмник, имеющий блестящие и чёрные поверхности, закрепляют в штативе.
  2. К нему присоединяют манометр.
  3. В сосуд, одна сторона которого окрашена в белый цвет, а другая — в чёрный, наливают кипяток.
  4. Ёмкость с водой поворачивают к чёрной поверхности теплоприёмника сначала белой, а затем чёрной стороной.
  5. В обоих случаях уровень воды в колене манометра понижается.
  6. Но следует обратить внимание, что когда к теплоприёмнику обращена чёрная сторона сосуда, жидкости в колене меньше.

Изменение уровня воды в манометре объясняется тем, что воздух, находящийся в теплоприёмнике, начинает расширяться.

Но расширение газа возможно только при нагревании, значит, вещество получило от ёмкости с кипятком энергию.

Известно, что у воздуха плохая теплопроводность, а конвекции в этой ситуации нет, поскольку сосуд расположен на одном уровне с теплоприёмником, следовательно, ёмкость излучает тепловую энергию.

Кроме того, опыт свидетельствует, что от тёмной стороны сосуда исходит больший потенциал, чем от белой. Это подтверждает разный уровень жидкости в манометре.

Чёрная поверхность не только отдаёт большое количество энергии, но и принимает её больше. Экспериментальным доказательством этого утверждения может служить включенная электрическая плита, к которой сначала подносят светлую сторону теплоприёмника с присоединённым к нему манометром, а затем тёмную. Во втором случае уровень жидкости в измерительном приборе будет ниже, чем в первом.

Приведённые опыты подтверждают тот факт, что чёрные тела поглощают и испускают энергию значительно лучше, чем белые. А светлые, в свою очередь, плохо излучают и поглощают её, но хорошо отражают. Именно поэтому в летнее время люди предпочитают светлую одежду, а дома, расположенные в тёплых странах, часто красят в белый цвет.

В природе основным примером теплопередачи в виде излучения можно считать энергию, передаваемую Земле Солнцем.

Так как пространство между звездой и планетой заполнено космическим вакуумом, то энергетический потенциал не может быть передан ни посредством конвекции, ни путём теплопроводности.

Это значит, что такой вид теплопередачи не зависит от какой-либо среды, излучение обладает способностью свободно проходить даже через вакуум.

Закон охлаждения Ньютона и коэффициенты

Чаще всего жидкости и газы нагреваются или охлаждаются, соприкасаясь с поверхностью различных твердых объектов. Такой процесс обмена теплом называют теплоотдачей, а поверхность, переносящая тепло, получила наименование «поверхность теплообмена» или «теплоотдающая».

Рассчитать скорость теплоотдачи можно с помощью эмпирического уравнения теплоотдачи, основанного на законе охлаждения Ньютона. Если процесс установился, то уравнение выглядит следующим образом: Q = α*F*(tж — tст)*τ, где:

  • Q — поток тепла;
  • α — коэффициент теплоотдачи, показывающий, сколько теплоты получает или отдаёт теплоноситель 1 м² в некий отрезок времени, если температурная разница между составляющими равна 1 °C (эта величина даёт характеристику скорости передвижения тепла в теплоносителе, она зависит от режима перемещения, физических свойств теплоносителя, геометрии каналов, состояния поверхности, отдающей энергию);
  • F — теплоотдающая поверхность;
  • tж — температура вещества;
  • tст — температура стенки;
  • τ — время.

При рассмотрении процесса теплопередачи в твёрдой стенке обязательным условием является разница между температурами поверхностей. Она образует тепловой поток, который направлен от плоскости с наиболее высокой температурой к поверхности с меньшим подобным показателем. Если процесс установился, то закон Фурье принимает вид: Q = λ*F*(t'ст — t''ст)/δ, где:

  • Q — тепловой поток;
  • λ — коэффициент теплопроводности, показывающий, сколько тепла проходит за временную единицу через некий отрезок теплоотдающей поверхности, если температура опускается на 1 °C на единицу длины нормали по отношению к изотермической поверхности (это физическая характеристика, которая определяет способность вещества к теплопроводности, зависящая от его природы, структуры и иных показателей);
  • F — поверхность стенки;
  • t’ст — t''ст — температурная разница между поверхностями стенки;
  • δ — толщина стенки.

Зачастую для решения задач по физике необходимо сделать расчёт теплопередачи по формулам, подходящим для различных видов процесса. Такая разница объясняется разными физическими характеристиками веществ, а также особенностями методов передачи теплоты.

Источник: https://nauka.club/fizika/vidy-teploperedachi.html

Теплопроводность тел. конвекция и излучение – биология – Я Биолог

Примеры теплопроводности конвекции и излучения

Конспект объясняющего модуля

Цели урока:

– познакомить с тремя способами теплопередачи, сформировать представление о механизмах и особенностях передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– научить наблюдать, описывать и объяснять физические явления на основе представлений об изменении внутренней энергии при теплопередаче.

Планируемые результаты обучения учащегося:

– даёт определения теплопроводности, конвекции и излучения, приводит примеры передачи энергии перечисленными способами;

– демонстрирует знание механизмов и особенностей передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– сравнивает значения теплопроводности различных веществ;

– приводит примеры и объясняет физические явления на основе полученных знаний о различных способах теплопередачи.

В окружающем нас мире происходят различные физические явления, некоторые из них связаны с изменением внутренней энергии тел.

Внутреннюю энергию можно изменить за счет совершения механической работы и теплопередачи.

Рассмотрим способ изменения внутренней энергии тела путем теплопередачи. Введем определение. Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

У теплопередачи есть три разновидности: теплопроводность, конвекция, излучение. Каждый вид теплопередачи имеет свои особенности, присущие только ему. Рассмотрим первый вид- теплопроводность.

Теплопроводность – это явление, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой посредством движения частиц или при непосредственном контакте двух тел.

Разные тела обладают разной теплопроводностью, так как молекулярное строение и скорость движения молекул в разных веществах разная.

У металлов самая высокая (хорошая) теплопроводность, у жидкостей меньше, а у газов самая маленькая ( плохая) теплопроводность.

Важно отметить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества и если нет частиц, то нет теплопроводности. Следующий вид теплопередачи- конвекция.

Конвекция – это явление переноса энергии слоями жидкостей или газов.

Конвекция , что следует из определения, может быть только при наличии вещества, а конкретно – жидкости или газа, если же вещества нет, то и не имеет смысла говорить о явлении конвекции. Конвекцией, например, объясняются бризы – ночные и дневные ветры, возникающие на берегах морей и больших озер.

В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой.

При этом воздух над сушей расширяется, после чего его давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем.

В результате холодный воздух понизу с моря (где давление больше) перемещается к берегу (где давление меньше) -дует ветер. Это и есть дневной (или морской) бриз.

Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Теперь более высокое давление оказывается над сушей, и потому воздух начинает перемещаться от берега к морю. Это ночной (или береговой) бриз.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Естественная конвекция происходит сама по себе без внешнего воздействия.

В вынужденной перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Рассмотрим еще один вид теплопередачи- излучение, который может осуществляться в вакууме.

Под излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.

У излучения есть свои особенности- темные тела быстрее поглощают и излучают энергию, у светлых поглощение и испускание энергии происходит гораздо медленнее.

Кроме того, все нагретые тела, по сравнению с температурой окружающего пространства, испускают энергию. Чем сильнее нагрето тело, тем больше энергии оно испускает.

Это можно увидеть с помощью термоскопа.

Источник:

урок «Конвекция. Излучение»

  • § 1  Конвекция
  • § 2  Излучение

§ 1  Конвекция

Если явление теплопроводности было связано с движением частиц вещества, то в случае конвекции речь пойдет о движении групп частиц.

Для начала рассмотрим примеры явления конвекции в нашей повседневной жизни.

В процессе нагрева воды внутренняя энергия передается от источника тепла к емкости, вкоторой происходит нагрев воды.

Источник контактирует непосредственно с нижней частью емкости (например, дно кастрюли), соответственно, нагревается нижний слой воды.

Мы знаем, что при нагревании вещество имеет свойство расширяться, то есть увеличивать свой объем, при этом плотность нагретого вещества по сравнению с плотностью вещества не нагретого, понижается. В результате нагретый слой воды поднимается выше, уступая место менее нагретому слою.

Этот процесс будет длиться до тех пор, пока активен источник тепла (в данном случае пока горит конфорка газовой плиты) либо до тех пор, пока вся жидкость не выкипит.

Благодаря явлению конвекции тепло от радиатора батареи распространяется по всему помещению.

Как и в случае с жидкостью слой воздуха, располагающийся ближе к радиатору, нагревается и, расширяясь, поднимается выше, а более тяжелый холодный воздух опускается ниже.

Он, в свою очередь, нагреваясь от радиатора, поднимается, уступая место следующему, более холодному слою воздуха. Таким образом, нагреваются все слои воздуха.

Слой воздуха, нагретый в первую очередь, постепенно остывает и, становясь наименее нагретым, вновь оказывается ближе всего к радиатору. Затем цикл повторяется снова и снова, и таким образом помещение прогревается.

Конвекция является довольно распространенным явлением в природе. Она играет важную роль в образовании потоков воздуха в атмосфере – ветров.

Итак, дадим определение:

Конвекция – это явление переноса внутренней энергии потоками (струями) частиц жидкостей или газов.

Различают два типа конвекции.

Сделаем вывод:

Конвекция является более интенсивным способом теплопередачи, чем теплопроводность, так как передача внутренней энергии осуществляется группами частиц. В твердых телах невозможно протекание конвекции, так как частицы в них связаны жестко, и перенос вещества не осуществляется.

§ 2  Излучение

Так же, как теплопроводность, конвекция не осуществляется при отсутствии частиц (в вакууме). Как мы знаем, близкие условия к вакууму существуют в космическом пространстве. Из этого можно заключить, что передача энергии от Солнца к Земле осуществляется ни за счет теплопроводности, ни за счет конвекции. Остается последний из перечисленных нами видов теплопередачи – излучение.

Излучение – это процесс передачи энергии, который, в отличие от теплопроводности и конвекции, может осуществляться в вакууме.

Энергию излучают все тела: и сильно нагретые, и слабо.

Чем выше температура тела, тем больше энергии оно излучает. Когда излучение, распространяясь от тела-источника, достигает других тел, то часть его отражается, а часть поглощается этими телами. Как показывает практика, тела, имеющие темную поверхность, лучше поглощают энергию, а тела, имеющие более светлую поверхность, лучше отражают.

Данное свойство широко используется в науке и технике.

Например, чтобы накапливать энергию в солнечных батареях, части приборов окрашивают в темный цвет. И, наоборот, чтобы уменьшить нагрев тела, его поверхность окрашивают в болеесветлый цвет. Например, крылья самолета покрывают серебристой краской.

Когда мы ощущаем тепло, не контактируя непосредственно с источником, речь идет об излучении.

Например, греясь у костра, либо чувствуя тепло нагретого монитора или какого-либо электронного устройства.

Существует множество видов излучения (радиоактивное, электромагнитное и т.д.),

с которыми Вы познакомитесь, изучая физику в дальнейшем.

Источник:

Теплообмен

Теплообмен — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
Теплообмен всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой. Когда температуры тел выравниваются, теплообмен прекращается.

Теплообмен может осуществляться тремя способами:

  1. теплопроводностью
  2. конвекцией
  3. излучением

Теплопроводность

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.
Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды.

Источник: https://yabiolog.ru/opredeleniya/teploprovodnost-tel-konvektsiya-i-izluchenie-biologiya.html

Гдз физика 8 класс. виды теплопередачи – класс!ная физика

Примеры теплопроводности конвекции и излучения
Подробности 176

Назад в «Оглавление»

О чем умолчал Перышкин? О том, как сделать домашнее задание, ответить на вопросы и решить задачи в упражнениях! Уверена, что думающие ученики сначала всё сделают сами, а эти сведения будут помощью «застрявшим в пути». Ответы на ДЗ по физике помогут вам проверить себя и найти ошибки.

Ответы на ДЗ из упражнений соответствуют всем выпускам учебников этого автора, начиная с 1989 г. Так как номера упражнений с одинаковыми вопросами в разных выпусках различаются, ответы на вопросы к упражнениям скомпонованы по темам параграфов.

На этой странице ГДЗ по темам: «Теплопроводность, конвекция, излучение.

Примеры теплопередачи в природе и технике»

Дерзайте!

1. Почему глубокий рыхлый снег предохраняет  хлеба на полях от вымерзания? В толстом слое рыхлого снега между снежинками много воздуха, а воздух  плохо проводит тепло, то есть  он имеет низкую теплопроводность.

Поэтому   зимний холод снаружи  плохо проходит к поверхности земли ,  тепло под снегом  сохраняется, и  хлеба не промерзают.

2.

Чем объяснить большую разницу между теплопроводностью  сосновых опилок и сосновых досок (это справедливо и для других пород   деревьев)?

В куче опилок расстояния между опилками  большие и заполнены воздухом, а воздух   имеет плохую теплопроводность. Волокна же в доске расположены близко друг к другу, и такого количества воздуха внутри доски нет. Поэтому теплопроводность опилок значительно меньше, чем у доски (для сосны в 3,7 раза).

3. Почему вода не замерзает под толстым слоем льда?

Лёд обладает плохой теплопроводностью. Поэтому  наружный  зимний холод  плохо  проникает через слой льда,  и вода подо льдом не замерзает.

4. Почему выражение «шуба  греет»  неправильно?

Сама шуба не является источником тепла. Однако воздух, находящийся между ворсинками меха имеет плохую теплопроводность и не пропускает  ни наружный холод  к телу человека, ни тепло от человека  через шубу наружу. Итак,  шуба лишь сохраняет тепло тела, но не греет его.

5.

Ножницы и карандаш, лежащие на столе, имеют одинаковую температуру. Почему на ощупь ножницы кажутся холоднее?

Что значит, руке холодно или тепло? Когда рука соприкасается с окружающей средой (например, воздухом) или предметом, всегда начинается теплообмен между ними, т.е. выравнивание температур. Если воздух или предмет холоднее руки, он отбирает у нее тепло, и рука ощущает холод. Если воздух или предмет теплее руки, он сообщает руке тепло, и рука ощущает тепло. Температура тела человека равна 36,6 °С, а воздуха обычно ниже. Берем в одну руку металлические ножницы, в другую – деревянный карандаш. Свойство металлов – быстро нагреваться (или остывать), а дерево нагревается (и остывает) медленнее. То есть теплопроводность у металлов высокая, а у дерева низкая. При соприкосновении с рукой металл начинает быстро забирать тепло от руки и распространять его по всему своему объему. Рука при этом чувствует холод. Лишь через какой-то промежуток времени металл прогреется целиком до температуры человеческого тела, и рука перестанет ощущать холод.

С деревом все по-другому.

При соприкосновении с рукой дерево тоже начинает отбирать тепло у руки, но температуры руки и поверхностного слоя дерева в месте соприкосновения быстро выравниваются, и рука не чувствует холода. Внутренние же слои дерева еще долго остаются холодными, так как теплопроводность дерева низкая.

В результате, руке кажется, что карандаш теплее ножниц.

Конвекция

1. Почему подвал – самое холодное место в доме?? Подвал – это самое холодное место в доме, потому что он  находится в доме в самом низу. Ведь благодаря конвекции теплый воздух всегда стремится подняться вверх.

2. Правильно ли, что форточки всегда размещают  в  самом верху окна, а батареи отопления у пола?

Да. Батарея отопления под окном нагревает  воздух внизу комнаты.

Затем благодаря конвекции теплый воздух поднимается вверх.

Остывая, он вновь опускается к батарее.    Так происходит перемешивание и прогревание  воздуха  по всему объему комнаты. Если батареи поставить под потолком, то теплый воздух всегда будет наверху, а внизу будет холодно – перемешивания  холодного и теплого воздуха происходить не будет. Форточки делают под потолком для проветривания помещения. При открытой форточке  теплый  «отработанный»  воздух выходит  на улицу, а чистый  прохладный воздух с улицы через  нижнюю часть форточки попадает  в комнату.

3. Как же  зимой охлаждается воздух в комнате при открытой форточке?

Проветривание комнаты происходит благодаря конвекции.    Например,  зимой при открытой  вверху форточке теплый воздух через верхнюю часть форточки выходит из комнаты и на улице поднимается вверх.

Х олодный воздух с улицы через нижнюю часть форточки проходит в комнату и опускается  к полу вниз.

Излучение. Виды теплопередачи

1. Каким образом летом нагревается воздух в здании? Какие виды теплопередачи при этом присутствуют? а) Воздух в помещении нагревается  благодаря прогреву стен.

В данном случае надо говорить о теплопроводности материала стен.

Излучение невозможно, т.к. стены не прозрачны, кроме того, в твердых телах и конвекция тоже невозможна, т.к.

длля конвекции необходимы потоки газа или жидкости.

б) Воздух нагревается через оконные стекла, которые пропускают солнечную энергию. Здесь основным способом теплопередачи является излучение. В незначительной степени передача солнечной энергии происходит за счет теплопроводности стекла.

Конвекция невозможна, т.к. стекло твердое тело.

в) Летом воздух в помещении с открытыми окнами прогревается в основном потоками теплого воздуха через окна. Этот способ теплопередачи называется конвекцией. Возможна передача части энергии излучением.

Передача энергии за счет теплопроводности воздуха ничтожна, т.к. теплопроводность воздуха очень плохая.

2.

Приведите примеры, когда тела с темной поверхностью нагреваются излучением сильнее, чем тела со светлой поверхностью.

Например: Человеку в жару прохладней в светлой одежде, а жарче в темной. Грязный снег весной тает быстрее, чем чистый. Цвет обшивки самолетов делают светло серебристым, чтобы лучше происходило отражение солнечной энергии и самолет меньше нагревался солнцем.

3. Каким способом передается энергия от Солнца к Земле?

Передача солнечной энергии способом теплопроводности или конвекции невозможна, т.к. для этого нужно вещество, а в космосе вакуум.

Солнечная Энергия передается от Солнца к Земле только излучением.

Примеры теплопередачи в природе и технике

1. Для чего делают высокими заводские трубы? Заводским трубам придают обычно большую высоту, исходя из двух целей: 1) управление тягой печей и экономия топлива; 2) отведение продуктов горения в верхние слои атмосферы. Продукты горения даже в очень малых долях вредны и ядовиты.

Но, дым, выйдя из высокой трубы еще нагретым, поднимается еще выше, проходит через верхние слои воздуха, перемешивается с ними и становится допустимой смесью. Главной же причиной в необходимости высоких труб является получение сильной тяги в печах, чтобы сгорание топлива было полным. Известно, что для горения необходим кислород.

Обычно вес воздуха, поступающий в печь для горения, превосходит вес топлива примерно в 1,5 раза. Теплота, получаемая при горении, определяется воздухом не менее, чем топливом. Количество тепла, получаемое при сжигании топлива, возрастает с количеством подводимого воздуха. А количество подводимого воздуха зависит от тяги в трубе.

Тяга же в трубе во многом зависит от ее высоты. В дымовых трубах скорость движения газов зависит от разности давлений (или от разностей веса этих газов, или плотности холодного и нагретого воздуха). Дымовая труба действует как насос, у ее основания внутреннее давление менее, чем наружное или атмосферное.

Чем выше труба над топкой, тем больше разница давления наружного воздуха и воздуха в топке и трубе, тем большую тягу обеспечивает труба.

2. Почему зимой тяга в печных трубах больше, чем летом?

Сила тяги зависит от разности удельного веса воздуха снаружи и газов внутри трубы. А эта разность зависит от разности температур воздуха снаружи и газов в трубе. Чем эта разность между температурами и, следовательно, между наружным давлением воздуха и давлением газов в трубе больше, тем сильнее тяга. Зимой воздух холоднее, его плотность и создаваемое им давление больше. Вот почему зимою в морозы тяга в печах лучше, чем летом, весной или осенью. Летом иногда может совсем не быть тяги, когда труба сильно охлаждается за ночь, а солнце рано утром нагревает окружающий трубу воздух. Говорят: «Солнце сидит на дымовой трубе».

3. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах той же высоты?

Высокая теплопроводность металла способствует быстрому охлаждению газов, проходящих через трубу, их плотность увеличивается и разница в давлениях в трубе и вне ее уменьшается, что и вызывает ухудшение тяги в трубе. Кирпич же имеет маленькую теплопроводность, поэтому в кирпичной трубе воздух дольше остается теплым, и тяга лучше, чем в металлической трубе.

4. Обшивка космического корабля нагревается от трения о воздух, а также солнечным излучением.
Какая из причин нагревания приобретает большее значение при увеличении высоты полета? при уменьшении высоты?

На большей высоте полета разреженность атмосферы приводит к уменьшению трения воздуха об обшивку космического корабля. Здесь основной причиной нагревания обшивки становится солнечное излучение. При уменьшении высоты полета плотность воздуха увеличивается, и трение его об обшивку увеличивается. Здесь более плотный воздух сильнее рассеивает солнечные лучи. С уменьшении высоты полета большее значение приобретает нагрев обшивки за счет трения о воздух.

5.

Один из способов поддержания определенной температуры в космическом корабле или спутнике заключается в том, что оболочку спутника делают двойной и ее внутреннюю полость заполняют газом (например, азотом).

Этот газ при помощи вентилятора заставляют двигаться около тепловыделяющих приборов и переносить энергию к оболочке. Почему приходится пользоваться вынужденной, а не свободной конвекцией?

Естественная конвекция, т.е. перемешивание слоев воздуха, происходит при неравномерном нагревании воздуха и действии на него силы тяжести. Вблизи поверхности Земли менее нагретые слои воздуха имеют большую плотность и под действием силы тяжести опускаются вниз. Более нагретые слои воздуха имеют меньшую плотность и под действием силы Архимеда поднимаются вверх. В кабине корабля тяготения нет, и естественной конвекции также не возникает.

Назад в «Оглавление»

Источник: http://class-fizika.ru/ds8-2.html

Вылечим любую болезнь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: