Контрольні запитання
1. Опишіть дослід на доведення того, що в процесі нагрівання теплі потоки рідини піднімаються, а холодні — опускаються.
Наповнити колбу водою на 3/4, на дно покласти кілька дрібок акварельної фарби й нагрівати знизу: забарвлені теплі струминки піднімаються вгору, уздовж холодніших стінок опускаються вниз, відбувається циклічне перемішування шарів рідини.
2. Що таке конвекція?
Конвекція — це вид теплопередачі, коли енергія переноситься потоками рідини або газу.
3. Чим відрізняється конвекція від теплопровідності?
Конвекція переносить тепло разом із переміщенням мас рідини чи газу, а теплопровідність відбувається без перенесення речовини всередині тіла.
4. Назвіть причини виникнення природної і примусової конвекції.
Природна: різниця температур → зміна густини → архімедова сила перевищує вагу нагрітої ділянки, тому теплі шари спливають, холодні опускаються; примусова: зовнішнє перемішування вентиляторами, насосами, мішанням у разі недостатньої природної циркуляції або в невагомості.
5. Чи можлива конвекція в речовинах, які перебувають у твердому стані?
Ні, бо в твердих тілах не виникають потоки речовини.
6. Наведіть приклади проявів конвекції в природі та в житті людини. Бризи (денний і нічний), вітри й океанські течії; обігрів і охолодження приміщень, нагрів води в чайнику та їжі в каструлі, тяга в печі й димоході.
Вправа 14
1. Чому язики полум’я підіймаються?
Язики полум’я підіймаються вгору, оскільки температура полум’я значно більша за температуру навколишнього повітря, тому нагріте повітря стає легшим і піднімається вверх
2. Чому в прохолодному приміщенні більше мерзнуть ноги?
Холодне повітря густіше, тому опускається вниз, накопичується біля підлоги, тож нижні частини тіла охолоджуються сильніше через конвекцію.
3. Чому влітку вода в річці на глибині холодніша, ніж на поверхні?
Вода погано проводить тепло, і оскільки нагрівання відбувається зверху від сонця, конвекція відсутня, тому глибинні шари води залишаються холодними.
4. Де розмістити балон з водою для швидкого охолодження льодом?
Під льодом: холодніший, густіший шар води/повітря біля льоду контактує з балоном, а тепліший відводиться вгору конвекцією; так тепло від балона краще відводиться, ніж «на льоду» або «поряд».
5. Які труднощі при кип’ятінні у посудині втричі вищій за чашку тим самим нагрівачем?
Воду неможливо нагріти зверху без застосування примусової конвекції, тому нагрівачі завжди розміщують знизу, але у високій посудині конвекційні потоки будуть дуже слабкими через велику висоту, і вода прогріватиметься набагато повільніше.
6. Чому хмари не падають?
Хмари складаються з дрібних крапельок води або кристаликів льоду, які «тримаються» в повітрі конвекційними потоками — висхідні потоки теплого повітря від нагрітої землі підтримують їх на висоті.
7. Застосування конвекції в техніці (коротко):
- Обігрів і кондиціювання: радіатори, конвектори, вентиляція створюють і керують потоками повітря для перенесення теплоти.
- Охолодження пристроїв: вентилятори у ПК забезпечують примусову конвекцію для відведення тепла від радіаторів і мікросхем.
- Тяга в димоходах і пальниках: нагріте газоповітряне середовище піднімається, створюючи тягу для підведення свіжого повітря і відведення продуктів згоряння.