Почему нагретый воздух поднимается в более холодном
Перейти к содержимому

Почему нагретый воздух поднимается в более холодном

Почему нагретый воздух поднимается в более холодном?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

  • Все категории
  • экономические 43,679
  • гуманитарные 33,657
  • юридические 17,917
  • школьный раздел 612,555
  • разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

  • Обратная связь
  • Правила сайта

2. Состав и свойства воздуха

Больше всего в воздухе азота . Много в нём кислорода . Есть углекислый газ и водяные пары . В небольших количествах в воздухе содержатся и некоторые другие газы. В воздух попадают также пыль и вредные вещества, которые выбрасывают фабрики и заводы.

Свойства воздуха

Воздух газообразный. Он всегда заполняет весь объём и содержится везде, где есть пустое пространство.

Воздух упругий . Если сжать воздушный шар, а затем отпустить, то он быстро восстановит свою форму. Воздух сопротивляется сжатию.

air-2456_1280.jpg

Рис. \(1\). Воздушные шарики
Воздух прозрачный . Поэтому мы видим через него все окружающие предметы.

Воздух бесцветный .
Воздух не имеет запаха . Но в нём легко распространяются запахи разных веществ.

Воздух плохо пропускает тепло . Поэтому многие растения зимуют под снегом и не замерзают. Между холодными частицами снега много воздуха, и снежный сугроб надёжно защищает стебли и корни растений от мороза.

Используют это свойство воздуха и животные. Зимой у зверей мех становится густым и пышным. Между густыми волосками задерживается много воздуха, и животным в заснеженном лесу не страшен мороз. А птицы в морозную погоду распушают своё оперенье и так сохраняют тепло.

При нагревании воздух расширяется , а при охлаждении сжимается . Поэтому тёплый воздух легче холодного. Нагретый воздух всегда поднимается вверх. Так, воздушные шары поднимаются в небо, когда в них специальной горелкой нагревают воздух.

Почему нагретый воздух поднимается в более холодном

Газы и жидкости — плохие проводники энергии. Но как же тогда прогревается воздух в холодном помещении, если протопить печь? Чтобы ответить на этот вопрос, проделаем опыт.

Давайте объясним этот опыт. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, действует на теплый воздух. Нагретый воздух поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.

Видеофрагмент 1. Конвекция в сосуде

Такие же явления наблюдаются при нагревании жидкости снизу. Это станет более наглядным, если , например, в воду бросить крупинки марганцовки. Нагретые слои жидкости — менее плотные и поэтому более легкие — вытесняются вверх более тяжелыми холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается. Это видно по струям воды, окрашенным марганцовкой.

Модель 1. Теплопередача

Мы наблюдаем новый вид теплопередачи — конвекцию (от латинского слова — перенесение). Конвекция — это передача тепловой энергии слоями воздуха или жидкости.

При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.

Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в газах и жидкостях. Конвекция не может происходить в твердых телах. Частицы в твердых телах колеблются около своих подожений равновесия, удерживаемые сильным взаимным притяжением. Поэтому при нагревании твердых тел в них не могут образовываться потоки вещества.

В отапливаемой комнате благодаря конвекции поток теплого воздуха поднимается вверх, а холодного — опускается вниз. Поэтому у потолка комнаты теплее, а у пола — холоднее. Именно поэтому форточки делают наверху, а батареи — внизу около пола.

Существует два вида конвекции: естественная (свободная) и вынужденная.

Нагревание жидкости в расмотренном выше опыте и движение воздуха в комнате — это естественная конвекция.

Вынужденную конвекцию будем наблюдать, например, если жидкость начать чем-то перемешивать, а в комнате поставить мощный вентилятор.

Рис. 1. Естественная конвекция

Из сказанного выше следует, что жидкости и газы следует нагревать снизу. Если их нагревать сверху, то конвекция наблюдаться не будет. Нагретые, теплые слои будут сверху, а холодные — снизу, так как подниматься вверх они не могут.

Научный форум dxdy

Думаю, безнадежное дело выводить из микроскопического описания поведение системы, в котором принципиальную роль играет «очень макроскопическая» гравитация.

А это ничо так, что эта «очень макроскопическая гравитация» даёт, например, на микроскопическом уровне распределение Больцмана, и всё с этим окей?

schoolboy в сообщении #801638 писал(а):
Написать уравнения не слишком сложно

а вот вывести их из первых принципов.
Re: Почему горячий воздух движется вверх?
15.12.2013, 21:08

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось Maslov 15.12.2013, 21:15, всего редактировалось 2 раз(а).

Меня почти с самого детства мучали два физических вопроса:
1) как возникает притяжение?
2) почему теплый воздух поднимается наверх?

На первый вопрос ответ на форуме я получил: post309372.html#p309372

Теперь если и со вторым что-то прояснится, вообще здОрово будет

Re: Почему горячий воздух движется вверх?
15.12.2013, 21:41

Заслуженный участник

Maslov в сообщении #801721 писал(а):
На первый вопрос ответ на форуме я получил: post309372.html#p309372

Вы серьёзно называете это «получил ответ»? Хм-м-м.
Re: Почему горячий воздух движется вверх?
15.12.2013, 21:44
Munin в сообщении #801698 писал(а):
а вот вывести их из первых принципов.

Я не очень понимаю, что значит из первых принципов. При выводе гидродинамических уравнений рассматривают дифференциальный объем, параметры для него – коэффициент теплового расширения, теплопроводность, вязкость, разумеется, можно вывести из МКТ, но это уже макроскопические параметры. Попыток как-то вывести напрямую из МКТ уравнения, описывающие конвекцию, мне не известны. Но я не утверждаю, что это невозможно. Если Вы не видите в этом затруднений – валяйте, Ваш труд могут оценить Нобелевской премией.

Re: Почему горячий воздух движется вверх?
15.12.2013, 21:46

Заслуженный участник

schoolboy в сообщении #801739 писал(а):
Я не очень понимаю, что значит из первых принципов.

Из молекулярной статистики и кинетики.

schoolboy в сообщении #801739 писал(а):
Попыток как-то вывести напрямую из МКТ уравнения, описывающие конвекцию, мне не известны.

Вот именно. А вы сразу скачете к этим уравнениям. Хотя вопрос ТС был на уровне МКТ.
Re: Почему горячий воздух движется вверх?
15.12.2013, 21:55

Заблокирован

Рассмотрим воду, налитую в бензин, например. Когда вода опускается вниз — это система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией. Может и конвекцию с этой позиции рассмотреть полезно будет? Или это недостаточно «от печки»?

Re: Почему горячий воздух движется вверх?
16.12.2013, 00:43

Последний раз редактировалось Denis Russkih 16.12.2013, 01:03, всего редактировалось 2 раз(а).

Лично мне всегда казалось, что горячий воздух улетает вверх потому, что холодный воздух опускается вниз и вытесняет горячий. 🙂

В невесомости, насколько мне известно, с конвекцией проблемы. Из этого следует, что сила тяжести играет двоякую роль. Хотя она тянет вниз горячий воздух, мешая ему взлетать, она также тянет вниз и холодный воздух, что способствует конвекции. И этот эффект гораздо сильнее. У медленно летящих молекул меньше шансов одолеть притяжение и забраться куда-то высоко, поэтому они скапливаются внизу.

Быстрые молекулы горячего воздуха оказываются внизу «зажаты» между медлительными молекулами холодного воздуха. Естественно, быстрые молекулы при первой же возможности покидают эту среду, как только откроется брешь. 🙂 Либо же растрачивают свою энергию на столкновения с медленными молекулами, и в результате тоже замедляются.

По-моему, процесс чем-то напоминает испарение жидкости. Никого ведь не удивляет, что самые быстрые молекулы жидкости вдруг отрываются от медлительных соседей на поверхности и куда-то улетают. Точно так же, нет ничего удивительного в том, что нижний слой холодного воздуха покидают самые быстрые молекулы.

И как вода охлаждается при испарении, так и холодный воздух отдаёт свою энергию улетающим вверх молекулам, что делает его ещё холоднее. 🙂

(Наверное, я опять говорю что-то не то, но вот такое у меня сложилось представление. Интересно, прав я или нет.)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *