Номер 167, страница 30 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах - номер 167, страница 30.

Условие.

167. Почему после сильного шторма вода в море становится теплее?

Решение.

Решение

Вода в море после сильного шторма становится теплее по двум основным причинам, связанным с физическими процессами: перемешиванием водных слоев и преобразованием механической энергии в тепловую.

1. Перемешивание водных слоев

Это основной и наиболее значимый фактор. В теплое время года (особенно летом) солнечные лучи прогревают только верхний слой воды, в то время как более глубокие слои остаются холодными. Образуется так называемый термоклин — слой резкого перепада температуры, отделяющий теплую поверхностную воду от холодной глубинной. Верхний слой может быть очень теплым, но уже на небольшой глубине вода становится заметно холоднее.

Во время сильного шторма мощные волны и ветер интенсивно перемешивают воду. Теплые поверхностные слои уходят вглубь, а холодные глубинные поднимаются наверх. В результате этого процесса температура воды по всей толще, затронутой штормом, выравнивается. Хотя температура самого верхнего слоя может даже немного понизиться, общая температура воды, в которой обычно купаются люди, ощущается как более теплая и комфортная, поскольку холодные нижние слои смешались с теплыми верхними.

2. Преобразование механической энергии в тепловую

Шторм передает воде огромную механическую (кинетическую) энергию, которая проявляется в виде волн и течений. Из-за вязкости воды (внутреннего трения) происходит трение между движущимися слоями воды, а также трение воды о дно и берег. Этот процесс приводит к диссипации, то есть рассеиванию, механической энергии.

Согласно первому закону термодинамики, эта рассеянная механическая энергия не исчезает, а преобразуется во внутреннюю энергию воды, что приводит к ее нагреву. Увеличение внутренней энергии $ \Delta U $ связано с повышением температуры $ \Delta T $ соотношением $ \Delta U = c \cdot m \cdot \Delta T $, где $ c $ — удельная теплоемкость воды, а $ m $ — ее масса. Однако, учитывая огромный объем воды в море, этот прирост температуры обычно очень незначителен и гораздо менее заметен, чем эффект от перемешивания слоев.

Таким образом, главным образом, вода после шторма кажется теплее из-за того, что шторм перемешивает прогретый солнцем верхний слой с холодными нижними слоями, создавая более однородную и комфортную для купания температуру.

Ответ:

После сильного шторма вода в море становится теплее в основном из-за интенсивного перемешивания. Штормовые волны смешивают прогретый солнцем теплый поверхностный слой воды с более холодными глубинными слоями. В результате температура воды выравнивается, и общая масса воды, доступная для купания, становится более теплой и однородной. Второстепенной причиной является преобразование кинетической энергии волн в тепловую энергию из-за внутреннего трения в воде, что также приводит к незначительному нагреву.