Номер 7, страница 50 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

7. Конвекция в живой и неживой природе.

Конвекция — это вид теплопередачи, свойственный только жидкостям и газам, при котором энергия переносится потоками самого вещества. Механизм конвекции основан на том, что при нагревании нижние слои вещества расширяются, их плотность становится меньше, и под действием силы Архимеда они поднимаются. На их место опускаются более холодные и плотные верхние слои. Этот непрерывный циклический процесс перемешивания слоев называется конвекционным потоком, и он обеспечивает эффективный перенос тепла.

Конвекция в неживой природе

В неживой природе конвекция является фундаментальным процессом, определяющим многие крупномасштабные явления.

Атмосферные явления: Нагрев земной поверхности Солнцем приводит к нагреву приземного слоя воздуха. Теплый воздух, будучи менее плотным, поднимается, а на его место спускаются холодные воздушные массы. Это движение воздуха порождает ветры, в том числе дневные и ночные бризы на побережьях. Конвекция является ключевым фактором в формировании погоды, образовании облаков (когда теплый влажный воздух поднимается и охлаждается) и глобальной циркуляции атмосферы.

Океанические течения: Аналогичные процессы происходят и в Мировом океане. Нагретая на экваторе вода движется к полюсам, а холодная и более соленая (а значит, более плотная) полярная вода опускается на глубину и течет обратно к экватору. Эта глобальная конвекционная система, известная как термохалинная циркуляция, переносит огромное количество тепла и существенно влияет на климат планеты.

Геологические процессы: Внутри нашей планеты, в вязкой мантии, существуют мощные конвекционные потоки. Разогретое ядром вещество мантии медленно поднимается к коре, остывает и вновь опускается. Считается, что именно эти потоки являются главной силой, движущей литосферные плиты, что вызывает землетрясения, вулканическую активность и горообразование.

Бытовые примеры: Мы постоянно сталкиваемся с конвекцией в быту. Например, при кипячении воды в чайнике: нагретая у дна вода поднимается, а холодная с поверхности опускается. Системы отопления помещений также используют конвекцию: воздух, нагретый радиатором, поднимается к потолку, вытесняя холодный воздух вниз, к радиатору, что обеспечивает циркуляцию и равномерный прогрев комнаты.

Ответ: В неживой природе конвекция проявляется в глобальных масштабах, формируя ветры и океанические течения, вызывая движение литосферных плит, а также наблюдается в повседневных процессах, таких как кипение воды или обогрев помещений.

Конвекция в живой природе

Живые организмы также адаптировались к использованию конвекционных явлений для своих нужд.

Терморегуляция у животных: Кровеносная система теплокровных животных (птиц и млекопитающих) — это пример системы вынужденной конвекции. Кровь переносит тепло, выработанное в результате метаболизма во внутренних органах, ко всем частям тела. Для охлаждения организм увеличивает приток крови к коже, где избыток тепла отдается в окружающую среду. Для сохранения тепла, наоборот, приток крови к поверхности тела уменьшается.

Парение птиц: Крупные хищные и перелетные птицы (орлы, аисты, грифы) мастерски используют восходящие потоки теплого воздуха (термики), которые образуются из-за неравномерного нагрева земной поверхности. Обнаружив такой конвекционный поток, птица кружит в нем, набирая высоту практически без затрат энергии на взмахи крыльями.

Вентиляция в жилищах социальных насекомых: Некоторые виды термитов строят гигантские гнезда (термитники) со сложной системой вентиляции, основанной на конвекции. Тепло, выделяемое колонией, нагревает воздух внутри, он поднимается и выходит через верхние отверстия. На смену ему через нижние входы поступает свежий, более прохладный воздух. Такая система обеспечивает постоянный газообмен и поддерживает стабильную температуру и влажность внутри термитника.

Ответ: В живой природе конвекция используется для терморегуляции (перенос тепла кровью), как источник подъемной силы для парящих птиц (восходящие потоки воздуха) и для создания естественной вентиляции в жилищах некоторых животных, например, у термитов.