Номер 6.8, страница 29 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 6. Плавление и кристаллизация - номер 6.8, страница 29.

Условие.

6.8. Почему лед не сразу начинает таять, если его внести с мороза в теплую комнату?

Решение.

Лед, который внесли с мороза, имеет температуру ниже температуры плавления, то есть ниже $0°C$. Например, его температура может быть $-5°C$ или $-15°C$.

Когда такой лед попадает в теплую комнату, где температура воздуха выше $0°C$, начинается процесс теплообмена: более теплый воздух отдает тепло более холодному льду. Однако процесс таяния (плавления) льда может начаться только при достижении им температуры плавления, которая для воды составляет $0°C$ при нормальном атмосферном давлении.

Поэтому вся теплота, получаемая льдом от окружающего воздуха, сначала расходуется на его нагревание от начальной отрицательной температуры до $0°C$. Этот процесс требует определенного количества теплоты ($Q_{нагрев}$), которое зависит от массы льда ($\text{m}$), его удельной теплоемкости ($c_{льда}$) и разности температур:

$Q_{нагрев} = c_{льда} \cdot m \cdot (0°C - t_{начальная})$

Только после того, как весь кусок льда (или, по крайней мере, его поверхностный слой) нагреется до $0°C$, дальнейшее поступление теплоты будет идти на разрушение его кристаллической решетки — то есть, на сам процесс плавления. Этот процесс происходит при постоянной температуре ($0°C$), пока весь лед не превратится в воду.

Таким образом, существует временная задержка между моментом, когда лед внесли в комнату, и началом его таяния. Эта задержка соответствует времени, которое необходимо для нагрева льда до температуры плавления.

Ответ: Лед, внесенный с мороза, имеет температуру ниже $0°C$. Прежде чем начать таять (плавиться), он должен сначала нагреться до температуры плавления, равной $0°C$. Время, необходимое для этого нагрева, и является причиной того, почему лед не начинает таять сразу.