Номер 41.2, страница 154 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 41. Плавление и отвердевание. Глава 6. Тепловые явления - номер 41.2, страница 154.

41.2 [1056] Почему лёд не сразу начинает таять, если его внести с мороза в натопленную комнату?

41.2 [1056]

Решение

Процесс таяния (плавления) льда происходит при определенной температуре, называемой температурой плавления. Для воды при нормальном атмосферном давлении эта температура составляет $0^\circ\text{C}$.

Когда лёд вносят с мороза, его начальная температура ниже $0^\circ\text{C}$ (например, $-5^\circ\text{C}$ или $-10^\circ\text{C}$). Чтобы лёд начал таять, он сначала должен нагреться до температуры плавления.

При внесении холодного льда в тёплую комнату начинается процесс теплообмена: окружающий воздух, имеющий более высокую температуру, передаёт тепло льду. Эта получаемая энергия в первую очередь расходуется на нагревание самого льда от его начальной отрицательной температуры до $0^\circ\text{C}$. Количество теплоты $Q_{\text{нагрев}}$, необходимое для этого, определяется формулой $Q_{\text{нагрев}} = c_{\text{льда}} \cdot m \cdot (0^\circ\text{C} - t_{\text{начальная}})$, где $c_{\text{льда}}$ – удельная теплоёмкость льда, $m$ – масса льда, а $t_{\text{начальная}}$ – его начальная температура (которая меньше нуля).

И только после того, как весь объём льда достигнет температуры $0^\circ\text{C}$, дальнейшее поступление тепла будет идти на разрушение кристаллической решётки льда, то есть на сам процесс плавления. В течение всего времени плавления температура смеси льда и воды будет оставаться постоянной и равной $0^\circ\text{C}$.

Таким образом, существует временная задержка, необходимая для того, чтобы лёд поглотил достаточное количество теплоты для нагрева до своей температуры плавления. Именно поэтому лёд, принесённый с мороза, не начинает таять мгновенно.

Ответ: Лёд, принесённый с мороза, имеет температуру ниже $0^\circ\text{C}$. Прежде чем начать таять, он должен нагреться до температуры плавления ($0^\circ\text{C}$), на что требуется определённое время и количество теплоты от окружающей среды.