3 этап "Исканием тайн дух человека жив"

Задание

Свечи одинаковой высоты помещены в трехлитровые перевернутые банки. Одновременно ли потухнут свечи, если одна из банок стоит на столе, а под другую подложены спичечные коробки? Ответ поясните с точки зрения физических законов и явлений,  наблюдаемых  при этом.

Ответ

Свечи потухнут неодновременно.

Свеча в банке, стоящей на столе, погаснет раньше, так как для поддержания горения необходим кислород, а он быстро выгорает в банке, и банка заполняется продуктами горения - углекислым газом. Свеча гаснет.

А вот свеча в банке, стоящей на спичечных коробках,  будет гореть дольше. Все дело в том, что для горения необходим подток кислорода к испаряемому веществу свечи. Горячие газы, образующиеся в результате сгорания, легкие и по закону Архимеда поднимаются вверх, увлекая воздух снизу за счет понижения давления. Это обеспечивает подток воздуха в отверстия и удаление углекислого газа из зоны горения. Поэтому в этом случае горение свечи будет более продолжительным.

Задание

Свечи различной высоты помещены в трехлитровые перевернутые банки. Одновременно ли потухнут свечи? Ответ поясните с точки зрения физических законов и явлений,  наблюдаемых  при этом.

Ответ

Свечи потухнут неодновременно.

Быстрее потухнет короткая свеча. Внизу банки собирается углекислый газ, так как он тяжелее воздуха. Этот газ не поддерживает горение. Воздух,поднимаясь вверх,какое-то время будет поддерживать горение высокой свечи(до выгорания кислорода).

Задание

В какую сторону и почему закручивается вода в ванне? Всегда ли она закручивается в одну и ту же сторону?Ответ поясните с точки зрения физических законов и явлений,  наблюдаемых  при этом.

Ответ

Мы знаем, что ванна с дыркой. Над дном ванны есть слой воды, но над дыркой вода "проваливается" вниз. Соседние участки под действием силы тяжести также начинают стекать туда, где нет воды. Поэтому над дыркой поверхность воды проседает и она закручивается в воронку.

На движущуюся водную среду на земле действует сила Кориолиса. Она заставляет закручиваться воду в разных полушариях по-разному. 

Это теоретически. А на самом деле стоячая вода находится в состоянии неустойчивого равновесия и закручивается в сторону определяемой суммой сил. Это может быть рука, форма слива, наклон ванны и так далее. Если же все симметрично, то направление определяет Кориолисова сила. 

То есть вода может закручиваться как по часовой стрелке, так и против.

Задание

Какими дровами: сухими или сырыми лучше топить печи и почему? Когда экономия будет больше? Ответ дайте в виде решения задачи в общем виде.

Ответ

Теоретическое обоснование.

Топить печку предпочтительно  сухими дровами.
Вы спросите, почему не сырыми?

•   В хорошей печке сгорят и сырые дрова, но стенки дымохода будут покрываться твердой смолой. Удалить ее трудно, и при этом она хорошо горит, а это опасно.
•   В топке испаренная влага (пар) нагревается свыше 100°, а удельная теплоемкость пара выше удельной теплоемкости продуктов сгорания древесины и итоговая «тепловая польза» мокрых дров еще ухудшится.
•  Также у сырых дров есть химический недожиг – это тот самый дым, активно выходящий из трубы, и тепла становится еще меньше.
•  Кроме того, у сырых дров  намного меньше теплоотдача.
•   При топке печи сырыми дровами происходит потеря энергии на нагрев имеющийся воды в дровах до температуры кипения и выпаривая этой воды.

Практическое обоснование.

Количество теплоты, выделяемое при сгорании сухих дров:

Q₁=q₁m_дров

Количество теплоты при сгорании сырых дров:

Q₂= q₂*m_дров – c_воды*m_воды*(t₂-t₁)-m_воды*L

Q₁>Q₂, следовательно, сжечь мокрых дров потребуется больше, чем сухих.