Номер 2, страница 79 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Обсуди с товарищами. § 23. Плотность вещества. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 2, страница 79.

2. Проанализируйте таблицы 3 и 4. Найдите вещество, у которого плотность в жидком состоянии больше плотности в твёрдом состоянии. Какие природные явления существуют благодаря этому свойству?

Вещество, у которого плотность в жидком состоянии больше плотности в твёрдом состоянии

Для ответа на данный вопрос необходимо проанализировать справочные данные о плотностях различных веществ в твёрдом и жидком агрегатных состояниях. У подавляющего большинства веществ плотность в твёрдом состоянии (в кристаллической форме) выше, чем в жидком. Однако существует важное и широко известное исключение из этого правила — вода ($H_2O$).

Плотность жидкой воды является максимальной при температуре +4 °C и составляет $1000 \text{ кг/м}^3$. В то же время плотность льда (твёрдой фазы воды) при температуре 0 °C составляет приблизительно $917 \text{ кг/м}^3$. Следовательно, плотность жидкой воды больше плотности льда:

$\rho_{воды} > \rho_{льда}$

Это уникальное свойство, известное как аномалия плотности воды, объясняется особенностями строения молекулы воды и водородными связями между ними. В кристаллической решётке льда молекулы образуют упорядоченную, но более "рыхлую" (ажурную) структуру, чем в жидкой фазе, где упаковка молекул оказывается более плотной.

Ответ: Вещество, у которого плотность в жидком состоянии больше плотности в твёрдом состоянии, — это вода.

Природные явления, существующие благодаря этому свойству

Тот факт, что лёд легче воды, имеет фундаментальное значение для множества природных процессов и для поддержания жизни на Земле. Вот основные явления, обусловленные этим свойством:

• Замерзание водоёмов с поверхности: Поскольку лёд имеет меньшую плотность, чем вода, он образуется на поверхности рек, озёр и морей и остаётся на ней, а не опускается на дно.
• Сохранение жизни в водоёмах в зимний период: Слой льда на поверхности воды выполняет роль теплоизолятора, защищая более глубокие слои от замерзания и сильных морозов. Это позволяет водным растениям, рыбам и другим организмам выживать зимой в жидкой воде под ледяным покровом. Если бы лёд был тяжелее воды, он бы тонул, и водоёмы промерзали бы полностью, что привело бы к гибели всего живого в них.
• Морозное выветривание горных пород: Вода, попадая в трещины и поры скал, при замерзании расширяется (её объём увеличивается примерно на 9%). Возникающее при этом огромное давление способно раскалывать и разрушать даже самые прочные горные породы. Этот процесс играет важную роль в разрушении скал и формировании почвы.
• Дрейф айсбергов: Айсберги, которые представляют собой огромные куски пресного льда, отколовшиеся от ледников, плавают в океане, потому что их плотность меньше плотности морской воды.

Ответ: Благодаря тому, что плотность льда меньше плотности воды, он плавает на её поверхности, образуя на водоёмах защитный слой, который сохраняет жизнь водных обитателей; это свойство также является причиной морозного выветривания горных пород и плавучести айсбергов.