Исторические данные взяты из: http://www.runivers.ru/

Естественная тяга – это движение воздуха в канале, создаваемое разностью удельных весов внутреннего и наружного воздуха.

Из-за этой разницы мы в своих квартирах, в зависимости от времени года, можем  наблюдать такие явления как ТЯГА, или ОБРАТНАЯ ТЯГА.  

Задолго до М.В.Ломоносова существовали различные описания явления, когда воздух, находящийся в шахтах, пещерах, гротах,  двигался естественным образом, без принуждения. Но объяснение этому явлению впервые дал именно Ломоносов.

            В его труде «ПЕРВЫЯ ОСНОВАНIЯ МЕТАЛЛУРГIИ   ИЛИ РУДНЫХЪ ДЕЛЪ» имеется прибавление «О ВОЛЬНОМЪ  ДВИЖЕНIИ ВОЗДУХА ВЪ РУДНИКАХЪ ПРИМЕЧЕННОМЪ», в  котором учёный описывает увиденное им в Саксонских  рудниках и, применив законы гидростатики, научно объясняет  это явление:

Когда [в 1740 году] в Саксонии на    Фрейбергских заводах обучался я химии и  рудному делу; неоднократно при  осматривании рудников случалось  приметить движение воздуха, которое в  шахтах и штольнах в самую тихую погоду  без принуждения воздушными машинами  простиралось, от чего употребительные у  рудокопов ночники и свечки погасали.  Обстоятельств сего явления тогда  заприметить не было удобно: для того,  что простиралось мое внимание больше к  практике, которая везде была перед  глазами. Но как возвратясь в отечество,  просматривал я [книги] о рудных делах Георгия Агриколы; вышеупомянутое движение воздуха нашел явственно описано.

Слова его суть следующие: «Воздух сам от себя вливается в земные полости; и где проход есть, опять вон вылетает. Но сие бывает разными образы. Ибо в вешние и летние дни входит в шахты, кои выше, простирается штольнами и выливается шахтом, который ниже. Зимою и осенью, напротив того, вливается в устье, кое ниже, выходит высшим. Сия перемена течения воздуха в умеренных климатах бывает в начале весны и в конце осени; в холодных — при окончании весны и в начале осени. В обои случаи воздух, прежде нежели установит свое течение, частым подвергается переменам, около двух недель времени, втекая то в верхнее, то в нижнее отверстие». Сие описание, от человека, в рудных делах преискусного оставленное нам, увидев согласно с агерометрическими и гидростатическими основаниями, не усумнился я, что сие явление, на них же утвержденное математическим порядком, предложить можно.

Рудник представляет точно согнутые трубки, кои употребляются в физике для доказательств равновесия жидких тел: того ради жидкие тела, вливающиеся в подобные рудники, тем же гидростатическим законам повиноваться должны.

На примере схемы рудников Ломоносов объясняет, почему воздух приходит в движение без принуждения: "Воздух в рудниках во всякое время целого года сохраняет равное растворение. Посему в рудниках воздух летом холоднее внешнего, а зимою теплее [и всеконечно летом он пропорционально тяжелее наружного, а зимою легче]. Внешний воздух летом или зимою, когда сам от себя в рудник войдёт, теплоту или стужу, кою имел вне, теряет в едва чувствительное время вовсе, и немедленно принимает на себя то же растворение, кое рудником обладает."

Фигура 1(рис.1)

  Летним временем воздух должен вливаться в высший шахт

                ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

Воздух в рудниках летним временем бывает пропорционально тяжелее внешнего, для того он в высоком шахте СЕ перевесит воздух, что в низком шахте АВ. Следовательно от С опустится до D, чтобы сыскать равновесие с воздухом, что в шахте АВ.  Опустясь, выгонит из шахты АВ количество воздуха, равное тому, кое содержалось в части CD.  Между тем внешний воздух, собственной своею тягостию опустится в шахт СЕ до D, и примет на себя ту же теплоту с прочим воздухом, что в руднике и для того будет тяжелее внешнего. Следовательно, воздух в шахте СЕ таким же образом, как прежде, перевесит воздух, что в шахте АВ содержится; и опустясь в шахт CЕ до D, оный погонит сквозь А из шахта АВ, дая место втекающему внешнему воздуху. И, таким образом, сие движение продолжится, пока воздух в руднике будет пропорционально тяжелее внешнего: то есть должен в летнее время вливаться в верхнее устье, вытекать из нижнего [Что и требовалось доказать].

 Определения:   1) Шахт - называется глубокая узкая яма, наподобие колодезя к горизонту перпендикулярная АВ или к нему наклонённая СЕ.   2) Штольна потаенная - есть яма ВЕ глубокая, узкая, с горизонтом параллельная, которая нижние концы шахтов соединяет.       3) Высший шахт СЕ называется, коего отверстие С на горе выше, низший шахт - коего отверстие А лежит ближе к подолу.

Зимнею порою воздух должен вливатися в нижний шахт АВ, выходить верхним СЕ.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

Шахт СЕ выше шахта АВ, и воздух в рудниках зимою легче внешнего. Посему часть AL столпа воздушного, стоящего на отверстии В, должна быть тяжелее части DE другого столпа воздушного, стоящего на отверстии Е. Того ради столп, [стоящий над отверстием В] перевесит столп [стоящий над отверстием Е]; следовательно, внешний воздух вольётся в отверстие А шахта АВ, и внутренний воздух погонит вон отверстием С. И понеже воздух, вшедший в руднике зимою, становится легче внешнего, для того, нарушая всегда равновесие зимою, должен вливаться в нижний шахт, выливаться из верхнего. [Что и требовалось доказать]

А вот как Ломоносов объясняет движение воздуха в горизонтальных штольнях:

Фигура 2(рис.2)

В летнее время воздух должен вливаться в верхнюю открытую штольну FG, а из нижней НК вытекать.

                 ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

На обоих отверстиях H и F стоят воздушные столпы, простирающиеся от них до самой поверхности атмосферы. Стоящий на отверстии F короче другого, что стоит на отверстии Н частию НР, который недостаток дополняет воздушный столп, что в потаенном шахте GK. Но как в летнее время воздух в рудниках пропорционально тяжелее внешнего, для того часть столпа атмосферного, что в потаенном шахте GK, должна быть пропорционально тяжелее части столпа РН. Посему столп воздуха, стоящий на отверстии F, с частию GK, коя пропорционально тяжелее, перевесит столп, стоящий на отверстии Н, с частию НР, коя пропорционально легче. Следовательно воздух, рушив равновесие в потаенном шахте GK, опустится в нижний штольн НК и равное себе количество воздуха из него сквозь Н вытеснит. В потаенный шахт GK воздух опустится из штольны FG, и на его место вступит внешний, который, простынув, в шахт GK вольётся, и снова рушив равновесие, штольною НК вон выйдет. Итак беспрестанно воздух входить верхнею, выходить нижнею штольною станет, пока внешний будет теплее и легче внутреннего; то есть пока продолжается весна и лето. [Что и требовалось доказать]

                                             ПРИСОВОКУПЛЕНИЕ

Рудник FGKH [Фигура 2], в таком же состоит расположении, как рудник АВСЕ [Фигура 1]; то есть часть НР воздушного столпа, простирающегося до поверхности атмосферы, стоящая на отверстии Н, зимнем временем холоднее и тяжелее части GK, коя потаенный шахт наполняет: для того воздух зимнею порою в руднике нижним отверстием вливаться должен, выходить верхним.

Определения:   1) Открытая штольна называется горизонтальный прокоп FG или НК, коего отверстие в косогоре Н и F; по разной вышине оного называется верхняя или нижняя штольна. 2) Потаенный шахт GK есть, коим верхняя FG и нижняя НК открытая штольна соединяются.

        Если всё вышесказанное: а) переложить на современный язык; б) максимально упростить для понимания людьми, далёкими от вентиляции; в) уйти от шахт, штолен и шурфов, расположенных в земле;  г) применить к системе вентиляции современных домов; ... тогда получится примерно следующее...

В холодный период года наружный (уличный) воздух, является более тяжёлым, нежели воздух в квартире. Поэтому, через открытые окна, через различные отверстия, щели и прочие неплотности, наружный воздух пытается заполнить это пространство.

Перетекая в этот более "свободный" объём, наружный воздух вытесняет, выдавливает, находящийся там внутренний воздух. Который, в свою очередь, через вентиляционные отверстия выходит в атмосферу.

 Так возникает эффект ТЯГИ.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В тёплый период года, когда наружный воздух разогревается сильнее внутреннего, он становится более лёгким. В этот момент внутри "вертикального ствола" вентиляционной системы дома находится более прохладный, а значит и более тяжёлый воздух.

Поэтому, не в состоянии подняться вверх он опускается и через вентиляционные отверстия выходит в квартиру вытесняя из неё находящийся там воздух. На смену опустившемуся воздуху, в вентиляционную шахту сверху зайдёт тёплый уличный воздух, очень быстро потеряет свою температуру (остынет) и став тяжёлым продолжит опускаться и выдавливать из квартиры очередную порцию воздуха.

Так возникает эффект ОБРАТНОЙ ТЯГИ.