Номер 1, страница 55 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

УПРАЖНЕНИЕ 14

1. Явление обледенения самолёта возникает, когда он пролетает область с переохлаждёнными капельками воды. Объясните, почему в этом случае образуется корка льда на корпусе самолёта.

1. Явление обледенения самолёта при полёте в области с переохлаждёнными капельками воды объясняется физическими свойствами воды в метастабильном состоянии.

Переохлаждённая вода — это вода, находящаяся в жидком состоянии при температуре ниже её точки замерзания (0°C). Такое состояние возможно в очень чистой воде, где отсутствуют центры кристаллизации — мельчайшие частицы (пылинки, кристаллики льда), на которых могли бы начать расти ледяные кристаллы. Вода в переохлаждённом состоянии является термодинамически неустойчивой (метастабильной).

Когда самолёт влетает в облако, состоящее из таких переохлаждённых капель, его корпус, особенно передние кромки крыльев, хвоста и воздухозаборники двигателей, выступает в роли такого центра кристаллизации. При столкновении капель с поверхностью самолёта происходит следующее:

1. Механическое воздействие (удар) нарушает хрупкое равновесие переохлаждённой жидкости, давая толчок к началу фазового перехода — кристаллизации.
2. Микроскопические неровности на поверхности самолёта сами по себе служат «затравкой» или зародышами для образования кристаллов льда.

Как только первая капля замерзает на корпусе, она мгновенно превращается в кристаллик льда. Этот кристаллик становится идеальным центром для кристаллизации последующих капель, которые на него попадают. Процесс кристаллизации является экзотермическим, то есть при замерзании воды выделяется теплота (удельная теплота кристаллизации). Однако, из-за низкой температуры окружающего воздуха и высокой скорости полёта, это тепло быстро отводится, и процесс нарастания льда не прекращается. Таким образом, происходит очень быстрое, лавинообразное образование ледяной корки на поверхности самолёта.

Ответ: Корка льда на корпусе самолёта образуется потому, что переохлаждённые капли воды находятся в неустойчивом жидком состоянии при температуре ниже 0°C. При столкновении с поверхностью самолёта они получают необходимый внешний толчок (механическое воздействие) и находят центры кристаллизации (неровности на корпусе), что вызывает их мгновенное замерзание. Образовавшийся лёд, в свою очередь, служит центром кристаллизации для новых капель, приводя к быстрому нарастанию ледяной корки.