Номер 6, страница 31 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

*6. Почему днем вода в озере в солнечную погоду прохладнее, чем почва на берегу данного озера?

*6. Это явление объясняется совокупностью нескольких физических факторов, главные из которых связаны с различиями в свойствах воды и почвы.

1. Высокая удельная теплоемкость воды. Удельная теплоемкость — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо подвести к 1 кг вещества, чтобы нагреть его на 1 °C. У воды это значение одно из самых высоких: $c_{воды} \approx 4200 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°C}}$. У сухой почвы (песка) удельная теплоемкость значительно ниже: $c_{почвы} \approx 800 \frac{Дж}{кг \cdot \text{°C}}$. Это означает, что для нагрева одинаковой массы воды и почвы на одинаковую температуру, воде требуется в 4-5 раз больше энергии. При одинаковом потоке солнечной энергии почва будет нагреваться значительно быстрее и сильнее.

2. Распределение тепла. Солнечная энергия распределяется в воде и почве по-разному. Вода: Будучи прозрачной, она пропускает солнечные лучи на глубину в несколько метров. Таким образом, энергия от Солнца распределяется по большому объему. Кроме того, благодаря ветру и конвекции, теплые верхние слои воды постоянно перемешиваются с более холодными нижними, что еще больше способствует равномерному распределению тепла. Почва: Она непрозрачна, поэтому вся солнечная энергия поглощается лишь самым тонким поверхностным слоем. Передача тепла вглубь происходит очень медленно за счет теплопроводности. В результате вся энергия концентрируется на поверхности, что и приводит к ее сильному нагреву.

3. Охлаждение за счет испарения. С поверхности озера непрерывно происходит испарение воды. Этот процесс требует больших затрат энергии (теплоты парообразования), которая отбирается у поверхностного слоя воды, тем самым охлаждая его. С поверхности почвы, особенно если она сухая, испарение происходит гораздо менее интенсивно, и охлаждающий эффект незначителен.

В итоге, из-за высокой теплоемкости, прозрачности, постоянного перемешивания и охлаждения при испарении, большая масса воды в озере нагревается медленно и сохраняет прохладу. Почва на берегу, напротив, из-за низкой теплоемкости и концентрации тепла на поверхности быстро раскаляется под солнечными лучами.

Ответ: Вода в озере днем прохладнее почвы на берегу, потому что у воды значительно более высокая удельная теплоемкость, она прозрачна (прогревается на глубину), ее слои перемешиваются, и она активно охлаждается за счет испарения. Почва же имеет низкую теплоемкость и поглощает тепло только поверхностным слоем, что приводит к ее быстрому и сильному нагреву.