Номер 4.23, страница 20 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 4. Удельная теплоемкость. Уравнение теплового баланса - номер 4.23, страница 20.

Условие.

4.23. Почему почва быстрее прогревается до дождя, чем после него?

Решение.

Почва прогревается быстрее до дождя, чем после него, из-за двух основных физических явлений, связанных с наличием воды.

1. Разница в удельной теплоёмкости. Удельная теплоёмкость воды ($c_{воды} \approx 4200 \, \frac{Дж}{кг \cdot °C}$) значительно выше удельной теплоёмкости сухой почвы ($c_{почвы} \approx 800-1000 \, \frac{Дж}{кг \cdot °C}$). После дождя почва насыщается водой, и её общая теплоёмкость резко возрастает. Количество теплоты $\text{Q}$, необходимое для нагрева тела массой $\text{m}$ на температуру $\Delta T$, определяется формулой $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$. Следовательно, для нагрева влажной почвы на ту же температуру требуется гораздо больше солнечной энергии, чем для сухой. Из-за этого процесс нагрева замедляется.

2. Затраты энергии на испарение. После дождя вода, находящаяся в почве, начинает испаряться. Испарение — это процесс, требующий значительных затрат энергии (теплоты парообразования). Эта энергия забирается у самой почвы, что приводит к её охлаждению. Таким образом, значительная часть поступающей от Солнца тепловой энергии расходуется не на повышение температуры почвы, а на превращение воды в пар. Этот охлаждающий эффект дополнительно замедляет прогревание.

В совокупности эти два фактора — высокая теплоёмкость влажной почвы и затраты энергии на испарение — приводят к тому, что после дождя почва прогревается значительно медленнее, чем сухая почва до дождя.

Ответ: Почва после дождя прогревается медленнее, потому что, во-первых, влажная почва имеет гораздо большую удельную теплоёмкость, чем сухая, и для её нагрева требуется больше тепла. Во-вторых, часть солнечной энергии расходуется на испарение воды, что является процессом, который охлаждает почву.