Номер 21, страница 42, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 4. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Виды теплопередачи - номер 21, страница 42.

Условие.

21. Что нагревается днём сильнее — вода или почва?

Решение.

Днём сильнее нагревается почва. Это объясняется несколькими физическими свойствами веществ.

Основная причина заключается в различии удельных теплоёмкостей воды и почвы. Удельная теплоёмкость — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо подвести к единице массы вещества, чтобы его температура увеличилась на единицу.

Удельная теплоёмкость воды ($c_{воды}$) одна из самых высоких среди всех веществ и составляет примерно $4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$.

Удельная теплоёмкость сухой почвы (песка) ($c_{почвы}$) значительно меньше, около $800 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$.

Изменение температуры ($\Delta T$) тела при получении им одинакового количества теплоты ($\text{Q}$) обратно пропорционально его удельной теплоёмкости ($\text{c}$). То есть, чем меньше теплоёмкость, тем сильнее нагреется тело.

Поскольку $c_{почвы} < c_{воды}$, для нагрева 1 кг почвы на 1 °C требуется примерно в 5 раз меньше энергии, чем для нагрева 1 кг воды. Следовательно, под действием солнечных лучей при прочих равных условиях почва будет нагреваться значительно быстрее и до более высокой температуры.

Дополнительные факторы:

• Прозрачность: Солнечные лучи проникают в воду на некоторую глубину, распределяя тепло в большем объёме. Почва непрозрачна, и вся энергия поглощается тонким поверхностным слоем, что приводит к его интенсивному нагреву.
• Конвекция: В воде существуют конвекционные потоки (перемешивание), которые уносят тепло от поверхности вглубь, замедляя нагрев поверхностного слоя. В твёрдой почве тепло передаётся вглубь в основном за счёт теплопроводности, что является гораздо более медленным процессом.
• Испарение: С поверхности воды испаряется большое количество влаги, что требует затрат энергии и приводит к охлаждению (испарительное охлаждение), замедляя её нагрев.

Ответ: Днём сильнее нагревается почва.