Номер 4, страница 50 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Наблюдали ли вы, что весной во время ледохода около реки холоднее, чем вдали от неё? Проанализируйте это явление, чтобы понять и объяснить превращения энергии, происходящие при плавлении.

Да, такое явление действительно наблюдается. Весной во время таяния льда на реке (ледохода) температура воздуха у воды всегда заметно ниже, чем на некотором расстоянии от берега. Анализ этого явления позволяет понять суть энергетических преобразований при плавлении.

Решение

Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением. Этот процесс требует подвода энергии извне. Когда лед, имеющий температуру 0 °C, получает тепло от окружающей среды (например, от более теплого весеннего воздуха), он начинает таять, превращаясь в воду с той же температурой 0 °C. Температура не будет повышаться до тех пор, пока весь лед не растает.

Вся подводимая к льду энергия расходуется не на увеличение кинетической энергии его молекул (которая определяет температуру), а на разрушение кристаллической решетки. При этом внутренняя энергия вещества увеличивается за счет роста потенциальной энергии взаимодействия молекул, которые становятся более свободными и подвижными.

Количество теплоты $Q$, необходимое для плавления массы льда $m$, рассчитывается по формуле: $Q = \lambda \cdot m$ где $\lambda$ – удельная теплота плавления льда. Для льда это очень большая величина, составляющая $330 000$ Дж/кг.

Во время ледохода огромные массы льда активно поглощают тепло из окружающей среды – в первую очередь, из прилегающего к поверхности воды воздуха. Этот интенсивный отбор тепла приводит к значительному охлаждению воздуха вблизи реки. Чем дальше от реки, тем слабее ощущается этот эффект, так как воздух там не контактирует с тающим льдом и прогревается солнечными лучами.

Таким образом, превращение энергии заключается в переходе тепловой энергии от окружающего воздуха ко льду, где она преобразуется в потенциальную энергию взаимодействия молекул воды, разрушая связи в кристаллической решетке.

Ответ: Около реки во время ледохода холоднее, потому что плавление льда — это процесс, требующий больших затрат энергии. Лед поглощает тепловую энергию из окружающего воздуха, что приводит к его охлаждению. Вдали от реки такого мощного "поглотителя" тепла нет, поэтому воздух там теплее.