Номер 5, страница 18 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

5*. Половина ледяной поверхности пруда была покрыта с начала зимы толстым слоем снега, а другая половина расчищена для катания на коньках. На какой половине толщина льда больше?

Решение

Процесс нарастания льда на поверхности водоема связан с отдачей тепла от воды, находящейся под льдом (при температуре около $0^\circ\text{C}$), в более холодный окружающий воздух. Теплопередача происходит сквозь уже существующий слой льда.

Ключевым фактором в данной задаче является теплопроводность снега. Снег, из-за своей пористой структуры и большого количества воздуха между снежинками, является очень плохим проводником тепла, то есть хорошим теплоизолятором. Слой снега на поверхности льда работает как "одеяло", которое замедляет процесс теплообмена между водой под льдом и холодным воздухом над ним.

Рассмотрим две половины пруда:

1. Расчищенная половина (каток): Тепло от воды уходит в атмосферу, проходя только через слой льда. Поскольку лед напрямую контактирует с холодным воздухом, теплоотдача происходит интенсивно, что способствует быстрому нарастанию нового льда снизу.

2. Половина, покрытая снегом: Тепло от воды, прежде чем попасть в атмосферу, должно пройти сначала через слой льда, а затем через слой снега. Снежный покров создает дополнительное и очень значительное термическое сопротивление. В результате теплоотдача от воды сильно замедляется, и процесс замерзания воды идет гораздо медленнее.

Таким образом, за одно и то же время на расчищенной от снега поверхности пруда образуется более толстый слой льда, чем на поверхности, укрытой снегом.

Ответ: толщина льда больше на той половине, которая была расчищена для катания на коньках.