Номер 1, страница 215, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Наблюдайте

Понаблюдайте за облаками на небе. Объясните, как адиабатические процессы, происходящие в атмосфере, приводят к формированию облаков.

Наблюдайте

Формирование облаков является прямым следствием адиабатических процессов, происходящих с влажными воздушными массами в атмосфере. Этот процесс можно объяснить в несколько шагов.

1. Подъем влажного воздуха. Все начинается с того, что воздух, находящийся у поверхности Земли и содержащий водяной пар, начинает подниматься. Причинами подъема могут быть: конвекция (нагрев от земной поверхности), орографический подъем (обтекание горы) или подъем вдоль атмосферного фронта (когда теплый воздух вытесняется холодным).

2. Адиабатическое расширение и охлаждение. По мере подъема воздушной массы, давление окружающей атмосферы уменьшается. Это приводит к тому, что воздушная масса расширяется. Поскольку этот процесс происходит достаточно быстро, а воздух является плохим проводником тепла, значительного теплообмена с окружающей средой не происходит. Процесс, который протекает без теплообмена с окружающей средой ($Q=0$), называется адиабатическим. При адиабатическом расширении газ совершает работу против внешних сил, и эта работа ($\text{A}$) выполняется за счет уменьшения его внутренней энергии ($\Delta U$). Согласно первому началу термодинамики, $\Delta U = -A$. Уменьшение внутренней энергии газа проявляется в его охлаждении.

3. Достижение точки росы и конденсация. По мере адиабатического охлаждения поднимающегося воздуха его относительная влажность растет. В определенный момент температура воздуха падает до значения, называемого точкой росы. Это температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар становится насыщенным. При дальнейшем охлаждении избыточный водяной пар начинает конденсироваться, превращаясь в мельчайшие капельки воды. Если температура опускается ниже 0°C, пар может кристаллизоваться, образуя кристаллики льда. Для начала конденсации необходимы центры конденсации — микроскопические частицы пыли, соли, сажи, взвешенные в воздухе.

4. Формирование облака. Совокупность миллионов таких крошечных капелек воды или кристалликов льда, взвешенных в воздухе, и образует видимое нами облако.

Таким образом, адиабатическое охлаждение является ключевым механизмом, который заставляет водяной пар в атмосфере переходить в жидкое или твердое состояние, приводя к образованию облаков.

Ответ: Адиабатические процессы приводят к формированию облаков следующим образом: влажный воздух, поднимаясь в верхние слои атмосферы, адиабатически расширяется из-за падения давления. Это расширение вызывает его охлаждение без теплообмена с окружающей средой. Когда температура воздуха падает до точки росы, водяной пар в нем конденсируется в крошечные капли воды или кристаллы льда, образуя облако.