§ 10. Конвекція

Тут ти дізнаєшся, що теплота може передаватися шляхом конвекції - при-роднього переміщення шарів рідини і га рячої води чи газу; що такий спосіб передачі теплоти застосовується в побуті і промислових установках.

Повітря, вода і інші речовини в рідкому чи газоподібному стані погано проводять тепло. Але повітря в кімнаті швидко прогрівається, коли з’являється яке-небудь теплове джерело - радіатор, піч, камін тощо. Причини швидкого нагрівання приховані в особливостях внутрішньої структури речовини. Рідини і гази мають властивість, яка називається плинністю. Тому вони не мають власної сталої форми, а набувають форми посудини, в якій вони знаходяться. У зв’язку з такою властивість їх легко переміщувати з посудини в посудину, перемішувати їх шари в різному напрямі. Таке перемішування називають конвекцією. Створити конвекцію в рідині чи газі можна різним способом, зокрема шляхом механічного перемішування. Але найцікавішим є приклад вільної конвекції в полі тяжіння Землі.

Закріпимо в штативі колбу з чистою водою. На дно колби опустимо декілька кристаликів барвника (наприклад, перманганату калія). Навколо нього в невеликому об’ємі вода набуде фіолетового кольору (мал. 39).

Якщо піднести полум’я спиртівки до дна колби, на якому розміщені кристалики, то побачимо, що з дна почнуть підійматися кольорові струмені води. Підіймаючись до поверхні, вони змінюють форму і повертаються до дна. Пояснити це можна, пригадавши умови плавання. Нагріті нижні шари води, яка при нагріванні зменшує густину, під дією сили Архімеда підіймається вгору і витісняє холодні, важчі шари води, яка надходить до дна, нагрівається і в свою чер-

гу підіймається вгору. Процес конвекції проходить неперервно, доки рідина підігрівається.

Природня теплова конвекціяється спостерігається і в газах, які за механічними властивостями схожі на рідини. На мал. 40 показана фотографія руху потоків повітря конвекція від руки людини.

Подібний механізм діє і при виникненні вітру.

Екскурсія в техніку.

Водяне опаленН5І. Природня теплова конвекція використовується в різноманітних технічних пристроях. Прикладом такого застосування є система водяного опалення.

На мал. 41 показана схема такої системи для двоповерхового будинку.

Нагріта в котлі вода підіймається по одному з стояків і проходить через радіатори, які в свою чергу нагрівають повітря в приміщенні. Охолола вода опускається по другій трубі вниз до котла і знову нагрівається.

Часто в таку систему вмонтовують насос з електродвигуном для збільшення швидкості руху води і відповідно ефективності системи водяного опалення. Подібна система з при-родньою і механічною конвекцією застосовується і в сучасних автомобілях, де вона служить для відбору зайвого тепла від двигуна і передачі його оточуючому повітрю. Це дозволяє рідтримувати оптимальною температуру двигуна внутрішнього згорання.

З природньою конвекцією повітря людина зустрічається повсякденно в своїх помешканнях. На мал. 42 показана схема конвекції повітря в кімнаті.

Тут нагріте біля радіатора повітря підіймається вгору, а охолонувши, повертається назад до радіатора. Таке перемішування повітря дозволяє отримати комфортну температу в усіх місцях кімнати.

Домашній практикум.

1.    Скористайся дитячою іграшкою, в якій можна видувати мильн пухирі. Відкрий двері з кімнати в коридор і проведи спостереження 3ί поведінкою пухирів біля теплого радіатора і біля дверей. Опиши і по ясни побачене. Назви фізичні явща, які ти спостерігав.

2.    Візьми скляний (прозорий) чайник, залий у нього воду. І вкинь невелику кількіть використаної заварки чаю і почекай, коли вона ося де на дно чайника. Після цього постав чайник на гарячу плиту і поспо стерігай за процесами в ньому, доки не закипить вода.

Опиши бачене і визнач, які фізичні процеси ти бачив у чайнику.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Савченко