Номер 6, страница 307 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 8. Твёрдые тела и их превращение в жидкости. Параграф 8.8. Теплота плавления - номер 6, страница 307.

Условие.

6. Как зависит температура окружающей среды от процессов плавления льда и кристаллизации воды? Аргументируйте свой ответ примерами конкретных городов, регионов, материков.

Решение.

Температура окружающей среды напрямую зависит от процессов плавления льда и кристаллизации воды, так как эти фазовые переходы сопровождаются поглощением или выделением большого количества теплоты.

Процесс плавления льда

Плавление льда — это эндотермический процесс, то есть процесс, идущий с поглощением тепла из окружающей среды. Для разрушения кристаллической решетки льда и его перехода в жидкое состояние (воду) требуется энергия. Эта энергия, называемая удельной теплотой плавления ($\lambda$), забирается из окружающего воздуха, воды или почвы, что приводит к их охлаждению. Количество теплоты ($\text{Q}$), которое поглощается при плавлении массы льда ($\text{m}$), рассчитывается по формуле $Q = \lambda \cdot m$. Из-за этого эффекта весной, при таянии больших масс снега и льда, температура воздуха растет медленнее, так как значительная часть солнечной энергии расходуется именно на плавление, а не на нагрев атмосферы.

Примеры: В регионах с суровыми зимами, например, в Сибири (города Новосибирск, Иркутск) или в северных частях Канады, весеннее таяние снега и льда вызывает затяжную и прохладную весну. Климат прибрежных городов, таких как Сент-Джонс в Канаде, подвержен влиянию тающих айсбергов, приносимых из Гренландии холодным Лабрадорским течением, что делает лето более прохладным. На материковом уровне таяние ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды поглощает колоссальное количество тепла, охлаждая океан и атмосферу и влияя на глобальный климат.

Процесс кристаллизации воды

Кристаллизация (замерзание) воды — это экзотермический процесс, обратный плавлению, который сопровождается выделением тепла в окружающую среду. При образовании кристаллической решетки льда высвобождается энергия, равная по величине удельной теплоте плавления. Это выделение тепла ($Q = \lambda \cdot m$) замедляет процесс остывания воды и окружающего воздуха. Поэтому в осенне-зимний период, когда замерзают крупные водоемы, погода в прибрежных районах становится мягче, а температура понижается не так резко, как в глубине материка.

Примеры: Замерзание крупных водоемов, таких как Балтийское море или Великие озера в Северной Америке, выделяет огромное количество тепла. Это смягчает климат в прибрежных городах (например, Санкт-Петербург, Хельсинки, Чикаго), делая начало зимы более теплым. Иногда даже во время обильного снегопада наблюдается потепление до температуры около $0°\text{C}$. Это связано с тем, что процесс образования множества снежинок в облаках (кристаллизация) также сопровождается выделением тепла в атмосферу.

Ответ: Плавление льда приводит к понижению температуры окружающей среды, так как этот процесс требует поглощения тепла. Примеры: затяжная и прохладная весна в Сибири, прохладное лето в прибрежных районах Гренландии. Кристаллизация воды (замерзание) приводит к повышению температуры окружающей среды (или замедлению ее падения), так как этот процесс сопровождается выделением тепла. Примеры: мягкое начало зимы в городах на побережье Балтийского моря, потепление во время снегопада.