Номер 45, страница 10 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение - номер 45, страница 10.

Условие.

45. a) Почему почва, покрытая снегом, промерзает меньше, чем открытая? б) Какая почва прогреется солнцем быстрее — влажная или сухая?

Решение.

а) Почва, покрытая снегом, промерзает меньше, чем открытая, из-за низкой теплопроводности снега. Снег имеет пористую структуру, и между снежинками содержится большое количество воздуха. Воздух является плохим проводником тепла, то есть хорошим теплоизолятором. Снежный покров, подобно одеялу, препятствует потере тепла, которое накоплено в почве. Он замедляет теплообмен между теплой почвой и холодным зимним воздухом. В результате под снегом земля остывает гораздо медленнее и промерзает на меньшую глубину, чем голая земля, которая отдает тепло непосредственно в атмосферу. Ответ: Почва под снегом промерзает меньше, так как снег является хорошим теплоизолятором и замедляет потерю тепла почвой.

б) Сухая почва прогреется солнцем быстрее, чем влажная. Этому есть два объяснения.
1. Удельная теплоемкость воды ($c_{воды} \approx 4200 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$) значительно выше, чем у сухой почвы ($c_{сухой\_почвы} \approx 800 \frac{Дж}{кг \cdot °C}$). Из формулы количества теплоты $Q = cm\Delta T$ следует, что для повышения температуры на ту же величину ($\Delta T$) влажной почве (содержащей воду) требуется передать большее количество теплоты ($\text{Q}$), чем сухой. Соответственно, при одинаковом потоке солнечной энергии сухая почва нагреется быстрее.
2. Часть солнечной энергии, попадающей на влажную почву, расходуется не на нагрев, а на испарение воды. Этот процесс требует поглощения значительного количества энергии (теплоты парообразования) и приводит к охлаждению поверхности, что дополнительно замедляет прогрев влажной почвы.
Ответ: Быстрее прогреется сухая почва.