Номер 9.4, страница 21 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 9.4, страница 21.

Условие.

Задание 9.4. Ответьте на вопросы.

а) Какой вид теплопередачи обеспечивает нагревание воды в водоёме в солнечный день?

Как при этом изменяется внутренняя энергия воды в водоёме?

б) Какой вид теплопередачи обеспечивает возникновение ледяного покрова на поверхности озера поздней осенью?

Что при этом происходит с внутренней энергией воды в озере?

в) Благодаря какому виду теплопередачи при холодном ветре с севера температура воздуха может быстро понизиться?

Как при этом изменяется внутренняя энергия воздуха?

г) Благодаря какому виду теплопередачи при наступлении зимнего похолодания происходит частичное сжатие рельсов?

Что при этом происходит с внутренней энергией рельсов?

Решение.

а) Какой вид теплопередачи обеспечивает нагревание воды в водоёме в солнечный день? Как при этом изменяется внутренняя энергия воды в водоёме?

Нагревание воды в водоёме в солнечный день обеспечивается в первую очередь излучением. Солнечные лучи, являющиеся электромагнитным излучением, проходят через атмосферу и поглощаются верхними слоями воды, передавая им энергию. Далее полученное тепло распределяется по всему объёму водоёма в основном за счёт конвекции — перемешивания более тёплых верхних слоёв воды с более холодными нижними.
При нагревании увеличивается средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул воды, что приводит к увеличению её внутренней энергии.

Ответ: Излучение и конвекция; внутренняя энергия воды увеличивается.

б) Какой вид теплопередачи обеспечивает возникновение ледяного покрова на поверхности озера поздней осенью? Что при этом происходит с внутренней энергией воды в озере?

Возникновение ледяного покрова — это результат охлаждения воды из-за контакта с холодным воздухом. Тепло от воды передаётся в атмосферу за счёт теплопроводности, конвекции (потоки холодного воздуха уносят тепло от поверхности) и излучения. Важную роль играет и конвекция в самой воде: охлаждаясь, поверхностные слои воды становятся плотнее и опускаются вниз, а на их место поднимаются более тёплые. Этот процесс останавливается, когда вся вода достигает температуры +4°C (температуры максимальной плотности), после чего охлаждаться и замерзать начинает только верхний слой.
В процессе охлаждения и замерзания вода отдаёт энергию в окружающую среду. Уменьшается как кинетическая энергия молекул (при понижении температуры), так и их потенциальная энергия (при переходе из жидкого состояния в твёрдое). Вследствие этого внутренняя энергия воды в озере уменьшается.

Ответ: Теплопроводность, конвекция, излучение; внутренняя энергия воды уменьшается.

в) Благодаря какому виду теплопередачи при холодном ветре с севера температура воздуха может быстро понизиться? Как при этом изменяется внутренняя энергия воздуха?

Быстрое понижение температуры воздуха при холодном ветре происходит благодаря конвекции. Ветер — это перемещение больших воздушных масс. В данном случае холодный воздух с севера перемещается и замещает более тёплый воздух в рассматриваемой местности.
Поскольку в данную область приходит воздух с более низкой температурой, то есть с меньшей средней кинетической энергией движения молекул, то и внутренняя энергия воздуха в этой местности уменьшается.

Ответ: Конвекция; внутренняя энергия воздуха уменьшается.

г) Благодаря какому виду теплопередачи при наступлении зимнего похолодания происходит частичное сжатие рельсов? Что при этом происходит с внутренней энергией рельсов?

Частичное сжатие рельсов (тепловое сжатие) является следствием их охлаждения. Охлаждение происходит из-за того, что рельсы отдают тепло более холодному окружающему воздуху. Основными видами теплопередачи в этом случае являются теплопроводность (на границе рельс-воздух) и конвекция (холодные потоки воздуха уносят тепло от поверхности рельсов). Также рельсы теряют тепло за счёт излучения.
При охлаждении рельсов уменьшается скорость колебательного движения атомов в узлах кристаллической решётки металла. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии атомов, а следовательно, и к уменьшению внутренней энергии рельсов.

Ответ: Теплопроводность и конвекция; внутренняя энергия рельсов уменьшается.