Номер 6.31, страница 31 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 6. Плавление и кристаллизация - номер 6.31, страница 31.

Условие.

6.31. Одну из бутылок с водой положили на лед при температуре $0 °C$, другую опустили в воду при той же температуре. Замерзнет ли вода в какой-нибудь бутылке?

Решение.

Для того чтобы вода перешла из жидкого состояния в твердое (замерзла), необходимо выполнение двух условий: ее температура должна достигнуть точки замерзания ($t = 0^\circ\text{C}$), и от нее должно быть отведено определенное количество теплоты, называемое теплотой кристаллизации (или плавления). Количество этой теплоты рассчитывается по формуле $Q = \lambda \cdot m$, где $\lambda$ – удельная теплота плавления льда, а $\text{m}$ – масса воды.

Теплообмен, то есть передача теплоты, происходит только при наличии разности температур – от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.

Рассмотрим оба случая, описанные в задаче.

1. Бутылка с водой на льду при температуре $0^\circ\text{C}$.
В этом случае и вода в бутылке, и лед, на котором она лежит, имеют одинаковую температуру $0^\circ\text{C}$. Поскольку разность температур между водой в бутылке и окружающим ее льдом отсутствует, теплообмен между ними не происходит. Вода в бутылке не может отдать теплоту кристаллизации, необходимую для замерзания. Следовательно, вода в этой бутылке не замерзнет.

2. Бутылка с водой в воде при температуре $0^\circ\text{C}$.
Ситуация полностью аналогична первой. Вода в бутылке и окружающая ее вода находятся в тепловом равновесии, так как их температуры одинаковы ($0^\circ\text{C}$). Из-за отсутствия разности температур теплота от воды в бутылке не будет передаваться окружающей среде. Таким образом, вода не сможет отдать теплоту кристаллизации и не замерзнет.

Ответ: Вода не замерзнет ни в одной из бутылок, так как для процесса замерзания необходим отвод тепла, а в обоих случаях отсутствует разность температур между водой в бутылке и окружающей средой, которая бы обеспечила этот теплообмен.