Номер 27, страница 14, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Физика и физические методы изучения природы. Параграф 1. Физика — наука о природе - номер 27, страница 14.

Условие.

27. Найдите в Интернете информацию о том, какие физические явления происходят при ураганах и извержениях вулканов.

Решение.

Физические явления при ураганах

Ураганы, также известные как тропические циклоны, представляют собой сложные атмосферные вихри, в формировании и развитии которых участвует целый комплекс физических явлений, относящихся к разным разделам физики.

Термодинамика: В основе урагана лежит принцип работы тепловой машины. Энергию для своего существования он получает от теплой поверхности океана (с температурой воды не ниже 26,5 °C). Происходит интенсивное испарение воды. Теплый и влажный воздух поднимается вверх, расширяется и охлаждается. В результате водяной пар конденсируется, образуя облака и выпадая в виде проливных дождей. Процесс конденсации сопровождается выделением огромного количества энергии — так называемой скрытой теплоты парообразования. Эта энергия подогревает окружающие воздушные массы, что заставляет их подниматься еще выше и создает в центре циклона область чрезвычайно низкого атмосферного давления.

Механика и гидродинамика: Движение воздушных масс подчиняется законам механики. Воздух из областей более высокого давления устремляется в центральную область низкого давления — этот перепад давлений создает силу, приводящую к возникновению ветра. Однако из-за вращения Земли на движущийся воздух действует сила Кориолиса, которая в Северном полушарии отклоняет его вправо, а в Южном — влево. Именно эта сила закручивает ветры в гигантскую спираль. По мере приближения к центру скорость ветра резко возрастает (в соответствии с законом сохранения момента импульса). В самом центре урагана образуется так называемый "глаз" — зона затишья с ясной погодой. Он формируется благодаря равновесию между силой давления, направленной к центру, и центробежной силой, выталкивающей воздух наружу.

Электрические явления: В мощных облаках, формирующих стену "глаза" урагана, из-за трения и столкновений капель воды и кристаллов льда происходит разделение электрических зарядов. Накопление этих зарядов приводит к мощным электрическим разрядам — молниям.

Волновые явления: Ураган является источником волн различной природы. Сильнейший ветер создает на поверхности океана гигантские ветровые волны. Также турбулентные потоки воздуха и ливни генерируют мощные акустические волны, в том числе инфразвук.

Ответ: При ураганах происходят следующие физические явления: теплообмен и фазовые переходы (испарение воды и конденсация пара с выделением энергии), механическое движение воздуха под действием силы градиента давления, силы Кориолиса и центробежной силы, электризация и электрические разряды (молнии), а также генерация механических (океанские волны) и акустических волн.

Физические явления при извержениях вулканов

Извержение вулкана — это выход на поверхность Земли расплавленного вещества мантии (магмы). Этот процесс сопровождается множеством взаимосвязанных физических явлений.

Термодинамика и фазовые переходы: Основной движущей силой извержения являются фазовые переходы. Магма в недрах Земли находится под огромным давлением и содержит в растворенном виде большое количество газов (водяного пара, углекислого газа и др.). Когда магма поднимается к поверхности, давление падает, растворимость газов снижается, и они начинают бурно выделяться, образуя пузырьки. Этот процесс, называемый дегазацией, аналогичен открыванию бутылки с газированной водой. Резкое расширение газов создает колоссальное давление, которое разрывает горные породы и с огромной силой выбрасывает магму, пепел и обломки пород. На поверхности излившаяся магма (теперь называемая лавой) остывает и затвердевает — это еще один фазовый переход из жидкого состояния в твердое (кристаллизация).

Механика и динамика: Извержение вулкана — это мощный взрыв и движение вещества. Выброшенные из жерла камни и вулканические бомбы летят по баллистическим траекториям. Потоки лавы описываются законами гидродинамики для очень вязких жидкостей. Смеси раскаленного газа, пепла и обломков (пирокластические потоки) движутся по склонам со скоростью в сотни километров в час, представляя собой сложный пример многофазного потока.

Волновые явления: Движение магмы под землей и само извержение вызывают колебания земной коры — сейсмические волны, которые регистрируются как землетрясения. Взрыв в жерле вулкана порождает в атмосфере мощную ударную (акустическую) волну. Если извержение происходит в океане или вызывает обрушение склона вулкана в воду, могут образовываться гигантские гравитационные волны — цунами.

Электрические явления: В столбе пепла, поднимающемся на километры в высоту, частицы интенсивно сталкиваются и трутся друг о друга. В результате трения возникает статическое электричество, происходит разделение зарядов, и между разными частями пеплового облака проскакивают мощнейшие электрические разряды — вулканические молнии.

Оптические явления: Мельчайшие частицы пепла и аэрозоли серной кислоты (образующейся из вулканического диоксида серы), выброшенные в верхние слои атмосферы (стратосферу), могут находиться там несколько лет. Они эффективно рассеивают солнечный свет, что приводит к появлению аномально ярких, красочных закатов и рассветов по всему миру. Отражая часть солнечного света обратно в космос, эти аэрозоли могут вызвать временное незначительное похолодание климата на планете.

Ответ: При извержениях вулканов наблюдаются: фазовые переходы (дегазация магмы, плавление и кристаллизация пород), механическое движение вещества под действием силы давления (баллистическое движение, течение вязкой жидкости, многофазные потоки), генерация волн различной природы (сейсмических, акустических, цунами), электрические явления (возникновение статического электричества и молний) и оптические эффекты в атмосфере (рассеяние солнечного света).