Номер 1, страница 17 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-14. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах. Вариант 2 - номер 1, страница 17.

Условие.

1. Объясните на основе закона сохранения и превращения энергии появление ветра.

Решение.

1. Появление ветра можно объяснить на основе закона сохранения и превращения энергии через следующую последовательность процессов:

1. Получение и преобразование энергии. Основным источником энергии для всех процессов в атмосфере Земли является Солнце. Солнце излучает лучистую (электромагнитную) энергию, которая достигает нашей планеты. Поверхность Земли (суша, вода, лед) поглощает эту энергию. Согласно закону сохранения энергии, полученная энергия не исчезает, а преобразуется в другие формы. В данном случае лучистая энергия Солнца переходит во внутреннюю (тепловую) энергию поверхности и прилегающих к ней слоев воздуха.

2. Создание разности температур и давлений. Земная поверхность неоднородна, и разные её участки (например, темная почва и светлая поверхность воды или льда) по-разному поглощают и отражают солнечное излучение. Кроме того, из-за шарообразной формы Земли экваториальные области получают значительно больше энергии на единицу площади, чем полярные. Это приводит к неравномерному нагреву атмосферы. В тех местах, где воздух нагревается сильнее, его внутренняя энергия возрастает, он расширяется, его плотность уменьшается, и он начинает подниматься вверх. В результате у поверхности Земли в этом месте образуется область пониженного атмосферного давления. В более холодных регионах воздух, наоборот, более плотный и тяжелый, он опускается, создавая область повышенного давления.

3. Преобразование внутренней энергии в кинетическую. Природа всегда стремится к равновесию. Возникшая разность давлений заставляет воздушные массы перемещаться из области высокого давления в область низкого давления. Это направленное горизонтальное движение воздуха и есть ветер. С точки зрения превращения энергии, внутренняя энергия, которая была сконцентрирована в виде разности температур и давлений (можно рассматривать как своего рода потенциальную энергию атмосферы), преобразуется в кинетическую энергию ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) упорядоченного движения воздушных масс. Таким образом, тепловое движение молекул воздуха преобразуется в направленное движение больших объемов воздуха.

Вся эта цепочка преобразований (лучистая энергия → внутренняя энергия → потенциальная энергия разности давлений → кинетическая энергия ветра) подчиняется закону сохранения энергии, который гласит, что энергия не создается и не уничтожается, а лишь переходит из одной формы в другую.

Ответ: Ветер возникает вследствие неравномерного нагрева земной поверхности солнечными лучами. Согласно закону сохранения и превращения энергии, лучистая энергия Солнца преобразуется во внутреннюю энергию воздуха, что приводит к возникновению областей с разным давлением. Затем потенциальная энергия, обусловленная разностью давлений, переходит в кинетическую энергию движущихся воздушных масс, то есть в энергию ветра.