Справочник химика 21. Конвекция воды

КОНВЕКЦИЯ ЭТО В ФИЗИКЕ: Конвекция — Википедия

Опыт 3.Демонстрация явления конвекции в жидкости (воде). Конвекция в твердых телах происходить не может, потому что частицы в твердых телах колеблются возле определенной точки и удерживаются сильным взаимным притяжением.

Конве́кция (от лат.convectiō — «перенесение») — вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками. Существует т. н. естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения.

Красивый опыт с конвекцией жидкости. Интересно, что в сильные морозы глубокие водоемы не промерзают до дна, и вода внизу имеет температуру +4 градуса Цельсия. Оказывается, что вода при такой температуре имеет наибольшую плотность и опускается на дно. Поэтому дальнейшая конвекция теплой воды наверх становится невозможной и вода более не остывает. Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры.

Конвекция. Конвективный теплообмен

Приготовьте заранее в холодильнике лед и две чашки, налейте в чашки одинаково горячую воду, закройте их блюдцами. Как быстрее остудить горячую воду в сосуде: ставя его на лед или положив лед на крышку? В подвешенном состоянии держите спираль над пламенем свечи, горящей лампочкой или горелкой, соблюдая осторожность. В наших домах для поддержания комфортной температуры в холодное время года воздух прогревают батареи центрального отопления.

Смотреть что такое «КОНВЕКЦИЯ» в других словарях:

Система отопления представляет собой оборудование, предназначенное для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения. Система отопления в наших домах называется центральной. Так теплота вместе с воздухом передается от батареи в другие части помещения. Здесь используется явление принудительной вентиляции воздуха и явление теплопередачи. 1. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

Этот видеоурок могут просматривать только зарегистрированные пользователи

К. приводит к выравниванию темп-ры в-ва. При стационарном подводе теплоты к в-ву в нём возникают стационарные конвекц. При вынужденной К. перемещение в-ва происходит гл. обр. с помощью насоса, мешалки и др. устройств. К. широко распространена в природе: в нижнем слое земной атмосферы, в океане, в недрах Земли, в звёздах. В результате в помещении развивается вихревое движение воздуха.

Капиллярная К. возникает в объёмах жидкости со свободной поверхностью при существовании вдоль такой поверхности перепадов поверхностного натяжения. Интенсивность капиллярной К. довольно мала. В обычных условиях она, как правило, не является существенной на фоне вынужденной или свободной К. Однако в космич.

В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. КОНВЕКЦИЯ — Распространение теплоты в жидких и газообразных веществах путем перемещения нагретых частиц. КОНВЕКЦИЯ — КОНВЕКЦИЯ, передача тепла текучими средами, согласно кинетической теории.

В ходе урока вы сможете самостоятельно изучить тему «Конвекция». Вы узнаете про другой способ теплопередачи, отличный от теплопроводности, – конвекцию. Сегодняшнее занятие мы посвятим изучению следующего вида теплопередачи – конвекции. Попробуем рассмотреть явление конвекции с позиции сравнения с явлением теплопроводности и выделения отличий между этими видами теплопередачи. В ходе проведения опыта мы заметим, что верхняя часть пробирки очень нагреется и вода в этой части может даже закипеть, но лед при этом останется в своем кристаллическом состоянии и не растает.

Конвекция (от лат. convectio — доставка) — это перенос массы в результатеперемещения газа или жидкости. В результате естественной конвекции нагретые объемы воздуха поднимаются, охладившиеся – опускаются, что обуславливается разностью плотностей холодного и теплого воздуха.

Читайте дальше:

uravnedutys.ru

Конвекция. Центральное отопление. Фен :: Класс!ная физика

КОНВЕКЦИЯ

- это перенос энергии струями жидкости или газа.При конвекции происходит перенос вещества в пространстве.Объяснить явление конвекции можно тепловым расширением тел и законом Архимеда . Конвекция невозможна в твёрдых телах.Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев жидкости или газа и агрегатного состояния вещества.

Конвекция может быть двух видов:

так, например, в лампе для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу(или в другом устройстве - охлаждение сверху).

когда под действием вентиляторов, насосов, движения ложки и т.п. переносятся потоки газа или жидкости.

Красивый опыт с конвекцией жидкости.

Возьмите большую стеклянную банку с широким горлышком и заполните ее чистой холодной водой. В другой небольшой (чтобы проходил через горло большой банки) керамический сосуд налейте очень горячей подкрашенной обычными красками или марганцовкой (зеленкой) воды. Закрыв пальцем горлышко маленького сосуда, опустите его на дно большой банки с водой.Струйки горячей подкрашенной жидкости, извиваясь, начнут подниматься к поверхности. Вы будете наблюдать явление конвекции в жидкости, когда более легкая горячая жидкости, перемешиваясь с холодной водой, устремится вверх.

Интересно, что в сильные морозы глубокие водоемы не промерзают до дна, и вода внизу имеет температуру +4 градуса Цельсия. Оказывается, что вода при такой температуре имеет наибольшую плотность и опускается на дно. Поэтому дальнейшая конвекция теплой воды наверх становится невозможной и вода более не остывает.

Керосиновая лампа, масляная...Каково назначение лампового стекла?

Тысячелетия люди обходились без стекла, используя открытый огонь. И только Леонардо да Винчи придумал окружить огонь цилиндрическим экраном, но сначала не стеклянным, а металлическим. Только спустя 300 лет появилась стеклянная колба для лампы. Главная роль стекла усилить яркость пламени, т.е. ускорить процесс горения ( стекло усиливает приток воздуха к пламени и увеличивает тягу). Второстепенная роль - защита пламени от ветра.

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ !

1. Поучительная папироса.

2. На лёд или под лёд?

3. Почему дует от закрытого окна?

4. Таинственная вертушка.

ИНТЕРЕСНОЕ ЯВЛЕНИЕ !

1. Вальсирующие куклы.

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

Проведите исследование конвекционных потоков в одной из комнат своей квартиры. В качестве индикаторов воздушных потоков используйте горящую свечу. Нарисуйте схему движения потоков. Дополните исследование измерением температуры. Если центральное отопление не работает, проведите исследования на кухне до и во время работы плиты.

Приготовьте заранее в холодильнике лед и две чашки, налейте в чашки одинаково горячую воду, закройте их блюдцами. Как быстрее остудить горячую воду в сосуде: ставя его на лед или положив лед на крышку? Фиксируйте остывание воды в обеих чашках с помощью термометров через одинаковые интервалы времени.Составьте отчет.

___

Пронаблюдайте конвекцию в холодной и горячей воде, используя в качестве красителя кристаллы марганцовки, каплю зеленки или любые другие красящие вещества. Сравните характер и скорость конвекции и сделайте выводы.

Из бумаги изготовьте спираль. Подвесьте за центр спираль на нити так, чтобы она могла вращаться. В подвешенном состоянии держите спираль над пламенем свечи, горящей лампочкой или горелкой, соблюдая осторожность. Добейтесь вращения, объясните причины наблюдаемого явления.

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

В наших домах для поддержания комфортной температуры в холодное время года воздух прогревают батареи центрального отопления.

За счет горячих батарей в помещении наблюдается естественная конвекция воздуха, когда его прогретые слои поднимаются вверх, уступая место более холодным.

Система отопления представляет собой оборудование, предназначенное для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения. Система отопления включает в себя: теплогенератор, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам иотопительных приборов, передающих теплоту от теплоносителя воздуху в помещении.

Система отопления в наших домах называется центральной. Она предназначена для отопления нескольких помещений от одного теплогенератора (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота с помощью теплоносителя (горячей воды) по теплопроводам (трубам) транспортируется в отдельные помещения здания. При этом через отопительные приборы (радиаторы или, проще говоря, батареи) теплота передается воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт. Батареи центрального отопления соприкасаются с воздухом, который получает от них теплоту и поднимается, уступая место более холодному воздуху. В результате естественной конвекции нагретые объемы воздуха поднимаются, охладившиеся – опускаются, что обуславливается разностью плотностей холодного и теплого воздуха. Так теплота вместе с воздухом передается от батареи в другие части помещения.

ФЕН

- это современное техническое устройство есть практически в каждом доме. Вентилятор прогоняет воздух через трубу с тонкой длинной нагревательной спиралью. Спираль нагревается проходящим по ней электрическим током. Далее происходит передача тепла от разогретой спирали окружающему её воздуху. Здесь используется явление принудительной вентиляции воздуха и явление теплопередачи.

ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ ...

( или хочешь "5" ? )

1. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

2. Почему оконные стекла начинают замерзать снизу раньше и в большей мере, чем сверху?

3. Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода?

4. Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью?

Другие страницы по темам физики за 8 класс:

К 1 сентября! Проверочный тестТепловое движение. Температура Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии Теплопередача. Теплопроводность Конвекция Излучение Теплопередача в природе и технике Количество теплоты Нагревание и охлаждение телЭнергия топлива Агрегатные состояния вещества Плавление кристаллических тел Отвердевание кристаллических тел Парообразование. Испарение Кипение Конденсация Влажность воздуха Работа газа и пара при расширении. ДВС Паровая турбина. КПД теплового двигателяДва рода зарядов. Электроскоп Проводники и диэлектрикиЭлектрическое поле Источники тока Электрические цепи Действия электрического тока Сила тока Напряжение Измерения силы тока и напряжения Электрическое сопротивление Закон Ома для участка цепи Соединение проводников Работа и мощность электрического тока Короткое замыкание. Предохранители Магнитное полеМагнитное поле прямого проводника. Магнитные линииМагнитное поле катушки с током. ЭлектромагнитПостоянные магнитыМагнитное поле Земли Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель Плоское зеркало

class-fizika.narod.ru

Конвекция. Центральное отопление. Фен :: Класс!ная физика

Конвекция - это перенос энергии струями жидкости или газа.При конвекции происходит перенос вещества в пространстве.Объяснить явление конвекции можно тепловым расширением тел и законом Архимеда . Конвекция невозможна в твёрдых телах.Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоев жидкости или газа и агрегатного состояния вещества.

Конвекция может быть двух видов:

Естественная конвекция. Например, в лампе для ее возникновения требуется подогрев жидкости снизу (или в другом устройстве - охлаждение сверху).

Принудительная конвекция - это, когда под действием вентиляторов, насосов, движения ложки и т.п., переносятся потоки газа или жидкости.

Красивый опыт с конвекцией жидкости.

Керосиновая лампа, масляная...

Каково назначение лампового стекла?

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ

1. Поучительная папироса.

2. На лёд или под лёд?3. Почему дует от закрытого окна?

4. Таинственная вертушка.5. Вальсирующие куклы.

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

Приготовьте заранее в холодильнике лед и две чашки, налейте в чашки одинаково горячую воду, закройте их блюдцами. Как быстрее остудить горячую воду в сосуде: ставя его на лед или положив лед на крышку? Фиксируйте остывание воды в обеих чашках с помощью термометров через одинаковые интервалы времени.Составьте отчет.

___

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

ФЕН

Фен - это современное техническое устройство есть практически в каждом доме. Вентилятор прогоняет воздух через трубу с тонкой длинной нагревательной спиралью. Спираль нагревается проходящим по ней электрическим током. Далее происходит передача тепла от разогретой спирали окружающему её воздуху. Здесь используется явление принудительной вентиляции воздуха и явление теплопередачи.

ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ, ЗАДАЧКИ ...

( или хочешь "5" ? )

1. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

2. Почему оконные стекла начинают замерзать снизу раньше и в большей мере, чем сверху?

3. Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода?

4. Когда парусным судам удобнее входить в гавань: днем или ночью?

Устали? - Отдыхаем!

Вверх

class-fizika.ru

Конвекция в холодной воде - Справочник химика 21

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ ХОЛОДНОЙ ВОДЫ ОКОЛО ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ [c.147]

Пока проведено только несколько исследований устойчивости естественной конвекции холодной воды около вертикальной поверхности и получены данные о росте возмущений в случае постоянной температуры поверхности и постоянной плотности теплового потока. В работе [129] рассматривалось автомодельное (R = 0) течение чистой и соленой воды при постоянной плотности теплового потока от поверхности. Решение получено для нескольких значений показателя степени q s,p) в уравнении для определения плотности жидкости (9.1.1). Представлены также результаты расчетов и для течения около изотермической поверхности при R = 0. Определены [65] условия нейтральной устойчивости для течения около изотермической ловерхности при R = —1/2, 1, +2, 4. В обеих работах использовались методы линейной теории устойчивости, изложенные в разд. 11.1 и 11.2. [c.149]

ЭТИМ расчетам, достигаются выше по течению. Обратная картина наблюдается в случае течения, направленного вниз. При Я > 0,5 результаты приближенных расчетов завышают характеристики устойчивости естественной конвекции холодной воды. [c.156]

Следующая важная прикладная задача относится к течениям, вызванным выталкивающей силой в воде при низких температурах. Максимальная плотность чистой воды при давлении 0,1 МПа достигается при температуре около 4°С и продолжает сохраняться при больших давлениях и уровнях солености. Если поле температур в холодной воде охватывает условия, отвечающие максимуму плотности, существует обратная выталкивающая сила. В случаях когда обратная сила достаточно велика, возникают локальные течения, оказывающие большое влияние на перенос. При некоторых условиях происходит полное изменение направления результирующего течения, называемое инверсией конвекции. Эти сложные процессы обычно возникают при замерзании воды и таянии льда как в чистой, так и в соленой воде. Полученные в свете современных понятий данные [c.25]

Но, как отмечалось в гл. 9, течения, возникающие при естественной конвекции холодной или соленой воды, могут иметь различные направления и уровни скоростей. Эти более сложные течения имеют другие характеристики устойчивости из-за дополнительных механизмов неустойчивости. Самым простым является автомодельное течение. Параметр Я, который характеризует направление выталкивающей силы и результирующего течения, определяется с помощью уравнения (9.3.14) [c.148]

В работе [64] экспериментально исследовался процесс перехода при естественной конвекции чистой холодной воды около вертикальной изотермической поверхности. Характеристики неустойчивости течения и перехода к турбулентности определялись при R=0, 0,1 и 0,4 с помощью пленочного термоанемометра и малогабаритной термопары. Разность температур Iq — — i o не превышала 5°С. При 7 = О течение направлено вверх. При / = 0,1, что соответствовало о 9°С и too 3,3° , выталкивающая сила во внешней части теплового слоя изменяла свое направление на обратное. Однако в целом направление течения оставалось прежним. При i =0,4 (ioi 6,6 , i 2,3° ) выталкивающая сила во внутренней части теплового слоя изменяла свое направление, как и все течение. Результаты экспериментов показывают, что переход к турбулентности в гидроди- [c.158]

J4.9. КОНВЕКЦИЯ В ХОЛОДНОЙ ВОДЕ [c.328]

Базальтовая океаническая кора возникает на срединных океанических хребтах в процессе кристаллизации магмы, поднимающейся из магматических камер, находящихся на небольшой глубине (около 2 км) под хребтом. Магматическую камеру и вновь образованные базальты можно рассматривать как источник тепла, локализованный под хребтом (рис. 1). В процессе последовательного замещения новой океанической корой более старая постепенно смещается вбок от оси хребта со скоростью несколько миллиметров в год. Эта стареющая кора остывает и оседает по мере движения от оси хребта. Образующаяся в результате термальная структура, т. е. локализованный источник тепла, подстилающий хребет с более холодными боковыми областями, способствует конвекции морской воды через трещины и разломы в коре. [c.183]

По аналогии с атмосферой в Мировом океане водные массы объединяют в две группы. Поверхностная зона, ограниченная глубиной распространения вертикальной конвекции, для которой характерно наиболее активное развитие процессов обмена энергией и количеством вещества с атмосферой — это океаническая тропосфера. Глубинные и донные холодные воды, относительно однородные, заполняющие область больших глубин, называют [c.165]

П. Л. Капица выдвинул положение, что той громадной теплопроводности Не II, которую наблюдал и измерил Кеезом, на самом деле нет, т.е. теплопередача есть, но она идет не путем теплопроводности, а совсем иначе - конвекцией. Напомним, что конвекция - это перенос энергии не путем теплопроводности, а движущимся потоком газа или жидкости. Типичным примером конвекции может служить нагревание воды в чайнике или кастрюле. Оно, как известно, ведется снизу нагретая вода, Поднимаясь вверх, переносит энергию, а вытесняемая холодная вода идет вниз, где тоже нагревается. Такая циркуляция (конвективные токи жидкости) и обеспечивает конвективный, с потоком вещества теплоперенос. [c.257]

Рассмотрим течение горячего возду а по кольцевому каналу, образованному двумя концентрическими трубами, меньшая и которых заполнена холодной водой, а большая снаружи изолирована. Тепло, получаемое большей трубой, будет частично теряться через изоляцию, а остальное излучаться на меньшую трубу. Как показано в следующем примере, излучение может быть существенным по сравнению с теплом, получаемым непосредственно конвекцией. [c.331]

Значения ti на диаграмме Т — г дают своего рода кривую равновесия. Заметим теперь, что количество тепла, отданное путем конвекции (например, горячей водой холодному воздуху) на элементе высоты колонны (Иг, равно [c.610]

Рассмотрим случай 2а. Он реализуется, например, когда над слоем холодной пресной воды находится слой теплой соленой воды. Возникает конвекция соли, проявляющаяся в виде тонких длинных столбиков жидкости, которые попеременно опускаются и поднимаются. Поскольку тепло распространяется быстрее, чем диффундирует соль, из-за бокового распространения тепла (но не соли) жидкость становится способной преодолеть стабилизирующее влияние градиента температуры по вертикали, так как на нее действует выталкивающая сила, обусловленная тем, что эта жидкость вследствие меньшего количества соли имеет меньшую плотность по сравнению с окружающей жидкостью. Выталкивающая сила может стать достаточно большой, чтобы вызвать конвективное движение даже в том случае, если средняя плотность возрастает в направлении действия силы тяжести. [c.422]

Противоположная ситуация, когда более теплая и соленая вода располагается под слоем более холодной и пресной воды, относится к случаю За, поскольку все производные dt/dx, d /dx и dp/dx отрицательны. Такая система является гравитационно устойчивой. Однако естественная конвекция еще может возникнуть. Штерн [84] впервые заметил, что в этих условиях линейная мода неустойчивости является пульсирующей, что позволяет высвободиться потенциальной энергии, аккумулированной в тепловом поле. В дальнейшем было обнаружено [85], что позднее в такой системе происходит горизонтальное расслоение. На рис. 6.9.7 показано, что происходит при подогреве снизу первоначально устойчиво стратифицированной пО степени солености жидкости, имеющей постоянную температуру. После начальной колебательной неустойчивости создается слои- [c.422]

Глубинные воды океанов — более холодные (около 4 С) и плотные по сравнению с вышележащей морской водой. Они просачиваются в трещины базальтовой коры и достигают источника тепла в нижележащей магматической камере. Этот массивный источник тепла нагревает воду, в результате чего она расширяется и становится менее плотной, и направляет ее снова вверх сквозь кору в огромной конвективной ячейке (рис. 2). Можно рассматривать эту конвективную ячейку как состоящую из двух частей — низкотемпературного крыла опускающейся морской воды и высокотемпературного крыла поднимающейся химически измененной морской воды. Процесс в целом называют обычно гидротермальной (горячая вода) конвекцией. [c.184]

Из сравнительно ранних работ следует отметить проведенное Обориным [42] исследование теплоотдачи сфер и горизонтальных цилиндров в холодной воде. Экспериментальные данные подтверждают результаты расчета инверсии конвекции, полученные Мерком [39]. В работе [50] проведено экспериментальное исследование таяния льда в холодной воде и полученные данные удовлетворительно согласуются с экспериментальными [12] и расчетными [39] результатами. [c.505]

Конвекция. Нальем воды в тонкостеппый стеклянный стакан, бросим в него несколько мелких кусочков бумаги и начнем стакан снизу нагревать. Бумага, находящаяся в воде, начнет двигаться вверх и вниз. Это происходит оттого, что нагретые, более легкие частицы воды всплывают, захватывая с собой бумагу, а их место занимают опускающиеся более холодные слои. [c.117]

Исследованием ингибиторов в системах автономного горячего водоснабжения занимались Венцел и Вранглен [163]. В нагревательную систему в здании обычно входят бойлер, в котором вода нагревается и циркулирует через радиаторы, благодаря термической конвекции или с помощью специальных водяных помп. Холодная вода поступает в медный змеевик, вмонтированный в специальную обогреваемую емкость, и после нагрева идет на дальнейшее водоснабжение. Ввиду того что циркуляционная система сообщается с атмосферой, вода обогащается кислородом, который окисляет Fe2+ до Fe +, участвующий в процессе катодной деполяризации. Наличие контакта между двумя разнородными в электрохимическом отношении металлами (Fe— u) приводит к сильной коррозии. Положение еще осложняется тем, что продукты коррозии осаждаются на медном змеевике и сильно ухудшают теплопередачу, что приводит к чрезмерному расходу энергии. Некоторые конструктивные изменения в системе — уменьшение подсоса воздуха, электрическое разъединение стальной емкости от медного змеевика, в котором нагревается вода, — могут быть полезны, однако они не решают полностью проблему, поскольку осаждение продуктов коррозии на змеевике не прекращается. В связи с этим придается большое значение применению ингибиторов коррозии. [c.265]

Следующее устройство, точнее способ преобразования тепловой энергии, интересно тем, что не требует, по мнению его автора Ж. Буше, насосов для подачи холодной воды, которая приходит в вертикальное движение в результате конвекции Схема устройства, в котором может быть реализован способ Буше, показана на рис. 3.13, а. Устройство работает следующим образом. В горизонтальном теплообменнике под действием холодной воды, поднимающейся по вертикальному трубопроводу, внутри которого проходит трубопровод отработавшего рабочего тела, передавая холодной воде часть своего тепла и тем самым поддерживая естественную конвекцию, конденсируется углекислый газ СОг (рабочее тело). В вертикальном трубоп повышается с увеличением глубины. Е обменника конденсат постепенно прогревается вследствие смывания его поверхности теплой водой, закачиваемой через систему концентрически расположенных труб, испаряется и приводит в движение турбину. Далее цикл повторяется. Термодинамику устройства поясняет схема соответствующего термодинамического цикла (рис. 3.13, б). [c.82]

I — воздуходувка 2 — топливный инжектор 3 — теплоотдача конвекцией 4 — теплообменник 5 — холодная вода 6 — насос питательной воды 7 — вторичный умяг-читель 8 — первичный умягчитель 9 — инжектор восстановителя кислорода. [c.363]

Значительно меньше, чем термоосмос, изучено явление термофореза в жидкостях в связи с трудностью корректного учета тепловой конвекции и броунирования (в случае малых частиц). Мак Наб и Майсен [ИЗ] измерили скорость термофореза сферических частиц латекса диаметром около 1 мкм в воде и гексане. В разбавленной суспензии, заполнявшей плоскую (шириной 0,3 см) горизонтальную щель, создавался вертикальный градиент температуры, причем нижняя часть суспензии была более холодной, что уменьшало конвекцию. Скорость термофореза определялась по разности между измеренной скоростью вертикального смещения частиц в поле температуры и стоксовской скоростью оседания. Значения Vi составляли от 3 до 8 мкм/с при изменении VT от 100 до 300 град/см. Термофо-ретическое движение частиц было направлено в холодную сторону, ускоряя их оседание. Больших отличий в значении Для частиц в воде и гексане обнаружено не было. К сожалению, для объяснения полученных зависимостей у, от УУ в работе [ИЗ] использовался аппарат теории термодиффузии частиц в газах (без учета особой структуры граничных слоев жидкости и диффузного электрического слон), неприменимый для жидких сред. [c.337]

chem21.info

Конвекция

В ходе урока вы сможете самостоятельно изучить тему «Конвекция». Вы узнаете про другой способ теплопередачи, отличный от теплопроводности, – конвекцию. Рассмотрите опыты по выявлению этого процесса в жидкостях и газах, познакомитесь с объяснением этого явления на основании физических законов и узнаете, как используется этот процесс в обычной жизни.

Тема: Тепловые явления

Урок: Конвекция

Сегодняшнее занятие мы посвятим изучению следующего вида теплопередачи – конвекции. На прошлом занятии мы уже говорили о явлении теплопроводности, которое было связанно с тепловым движением частиц, в случае же конвекции речь будет идти не о движении отдельных частиц, а об их группах. Попробуем рассмотреть явление конвекции с позиции сравнения с явлением теплопроводности и выделения отличий между этими видами теплопередачи. Для этого проведем простой опыт.

Опыт 1.С нагреванием льда в пробирке с водой. Наберем в пробирку воду, поместим на дно кусочек льда и начнем нагревать зажженной свечей у верхнего края, как это изображено на рисунке 1.

Рис. 1. Нагревание льда в пробирке с водой.

В ходе проведения опыта мы заметим, что верхняя часть пробирки очень нагреется и вода в этой части может даже закипеть, но лед при этом останется в своем кристаллическом состоянии и не растает. Почему? Это объясняется недостаточной теплопроводностью воды для передачи тепла в нижнюю часть пробирки.

Если же теперь провести аналогичный опыт, но только расположить пламя свечи у нижнего края пробирки, то мы увидим, как весь лед быстро растает и вся вода со временем равномерно прогреется и даже, возможно, закипит.

Проведенные опыты говорят о том, что в данном случае перенос энергии осуществляется не путем теплопроводности, а на основании некого другого явления, которое и имеет название конвекция.

В переводе с латинского слово «конвекция» означает перенесение, перенос. Продемонстрируем опыты конвекции в газах и жидкостях на двух опытах.

Опыт 2. Демонстрация явления конвекции в газе (в воздухе). Для наглядного наблюдения конвекции в воздухе возьмем светильник из 4 свечей и крылатки, которая может свободно вращаться, расположенной вверху (см. видео). Зажжем все свечи и сразу же получим возможность наблюдать вращение установленной на светильник крылатки. Почему так происходит?

Воздух нагревается пламенем каждой свечи и расширяется, вследствие этого уменьшается его плотность, и по закону Архимеда он начинает подниматься вверх и вращать вертушку. При этом, холодный воздух, расположенный вокруг, опускается, занимая место нагретого, нагревается сам и поднимается, образуя так называемые конвективные потоки. Таким образом, мы можем наблюдать явление конвекции в воздухе для исследуемого светильника.

Интересно то, что при тушении свечек по очереди, скорость вращения крылатки постепенно уменьшается, т. к. уменьшается объем циркулирующего воздуха, и мы можем наблюдать, что явление конвекции может быть различным по своей эффективности в зависимости от условий проведения опыта.

Аналогично более простой эксперимент можно провести и практически без дополнительного оборудования, имея только карандаш и вырезанные бумажные лопасти (см. Рис. 2).

Рис. 2. Вращение лопастей благодаря конвекции воздуха из-за тепла руки человека.

Если надеть лопасти на острие карандаша и взять его вертикально в руку, то можно будет наблюдать вращение лопастей из-за возникновения конвективных потоков воздуха благодаря теплу человеческой ладони.

Опыт 3.Демонстрация явления конвекции в жидкости (воде). Опустим в правое и левое колено U-образной трубки с водой по ложке с марганцовкой, которая будет выступать в роли красителя для демонстрации конвективных потоков. Жидкость начинает понемногу окрашиваться, но это происходит благодаря явлению диффузии (т. е. из-за непрерывного хаотичного теплового движения частиц вещества), а конвективные потоки пока не будут наблюдаться. Затем располагаем зажженную свечу под одним из колен трубки, как это показано на рисунке 3.

Рис. 3.

Демонстрация конвекции в жидкости с помощью окрашивания конвективных потоков.Мы можем наблюдать явление, аналогичное предыдущему опыту: нагретая в пламени свечи вода расширяется, уменьшается ее плотность, и окрашенные марганцем потоки начнут подниматься вверх. Можно заметить, что со временем прогревания воды процесс конвекции протекает все интенсивнее, и конвективные потоки, доходя до верхней части трубки, начинают двигаться по горизонтальному участку трубки и опускаться в правом ее колене. Это происходит из-за того, что холодная вода в правом колене опускается вниз и движется по нижнему горизонтальному участку трубки, занимая место поднявшейся теплой воды. Таким образом, мы имеем возможность наблюдать циркуляцию конвективных потоков в жидкости.

На основании проведенных опытов сделаем вывод о том, что такое явление конвекции.

Определение: Конвекция – это явление переноса энергии струями, большими группами частиц жидкостей или газов.

Т. е. по сравнению с явлением теплопроводности, когда при прогревании жидкостей или газов процесс передачи энергии частиц через их движение не так эффективен, как передача энергии путем движения целых групп частиц, вступает в действие более интенсивное способ теплопередачи путем конвекции.

В результате рассмотренных свойств конвекции можно заметить, что она имеет место только в том случае, если речь идет о теплопередаче в веществе (а именно в жидкости или газе), если же вещества нет, то и не имеет смысла говорить о явлении конвекции.

Различают два типа конвекции.


Рис. 4. Свободная конвекция	Рис. 5. Вынужденная конвекция

На следующем уроке мы поговорим о третьем типе теплопередачи путем излучения.

Список рекомендованной литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. /Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. Физика 8. – М.: Мнемозина.

2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Исследователь (Источник).

2. Экологический центр «Экосистема» (Источник).

3. Youtube (Источник).

Рекомендованное домашнее задание

1. Стр. 16: вопросы №1–6; упражнения №1–3. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010

2. Почему для кипячения воды в кастрюле мы нагреваем дно кастрюли, а не ее крышку?

3. Почему в безветренную погоду дым от костра поднимается вертикально вверх?

4. В сильный мороз в естественных водохранилищах у дна размещается слой теплой воды при температуре около +4°С. Не противоречит ли это известному факту, что холодная вода опускается вниз, а теплая поднимается вверх?

mirror.vsibiri.info