Термодинамика (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00017605

Идея

Окно зимой — самое холодное место в комнате. Воздух возле него остывает, становится плотнее (тяжелее) и опускается вниз — по полу к нам тянет холодом. Это и есть конвекция: тёплый воздух всплывает, холодный тонет.

Почему батарея именно под окном

Батарея под окном нагревает как раз тот холодный воздух, который спускается от стекла. Нагретый воздух расширяется, его плотность падает, и по закону Архимеда он становится «легче» окружающего — поднимается вверх. Возникает постоянный кольцевой поток: у окна воздух нагревается и идёт вверх, вдоль потолка уходит в глубь комнаты, остывает и опускается, а внизу возвращается к батарее.

Этот круговорот (конвекция) перемешивает воздух по всей комнате, и температура в разных её точках выравнивается. Заодно тёплый восходящий поток встаёт «занавеской» у холодного стекла и не даёт холодному воздуху растекаться по полу.

Если бы батарею поставили у внутренней (тёплой) стены, тёплый поток поднимался бы там, а холодный от окна так и стелился бы по полу — комната прогревалась бы неравномерно.

Ответ: батарея под окном нагревает опускающийся от холодного стекла воздух; он за счёт уменьшения плотности поднимается, и возникает конвекционный круговорот, который перемешивает воздух и выравнивает температуру в комнате.