Номер 3, страница 59 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Упражнение 13. § 16. График плавления и отвердевания кристаллических тел. Глава 1. Тепловые явления - номер 3, страница 59.

3. 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.

Решение

Да, действительно, весной во время ледохода около реки ощутимо холоднее, чем на расстоянии от нее. Это явление напрямую связано с физическим процессом плавления льда и происходящими при этом энергетическими превращениями.

Плавление — это процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Для того чтобы лед начал таять, ему необходимо сообщить определенное количество теплоты. Этот процесс происходит при постоянной температуре, которая для льда составляет 0 °C (при нормальном атмосферном давлении).

Энергия, которую поглощает лед во время таяния, называется теплотой плавления. Она рассчитывается по формуле: $Q = \lambda \cdot m$, где $Q$ — количество теплоты, $\lambda$ (лямбда) — удельная теплота плавления льда (постоянная величина, равная $3,3 \cdot 10^5$ Дж/кг), а $m$ — масса плавящегося льда.

Ключевой момент заключается в том, куда расходуется эта поглощаемая энергия. Она не идет на увеличение кинетической энергии молекул воды (что привело бы к росту температуры), а полностью затрачивается на разрушение кристаллической решетки льда. В твердом состоянии (лед) молекулы воды прочно связаны друг с другом и образуют упорядоченную структуру. Поступающая извне энергия разрывает эти связи, увеличивая потенциальную энергию взаимодействия молекул. В результате молекулы получают возможность двигаться более свободно, и вещество переходит в жидкое состояние (воду), но его температура при этом не меняется, пока весь лед не растает.

Во время ледохода на реке находится огромное количество льда. Для его таяния требуется колоссальное количество тепловой энергии. Эту энергию лед забирает из окружающей среды — в основном, из более теплого весеннего воздуха. Воздух, контактирующий с поверхностью реки и льдин, отдает свое тепло на процесс плавления. В результате этого интенсивного теплообмена температура воздуха вблизи реки значительно понижается. Чем дальше от реки, тем слабее это влияние, и температура воздуха остается выше.

Таким образом, около реки становится холоднее, потому что плавящийся лед действует как гигантский "охладитель", активно поглощая тепловую энергию из прилегающих слоев атмосферы.

Ответ: Весной во время ледохода около реки холоднее, потому что процесс плавления льда является эндотермическим, то есть требует поглощения большого количества теплоты из окружающей среды. Лед забирает тепловую энергию из прилегающего воздуха, чтобы разрушить свою кристаллическую структуру и перейти в жидкое состояние. Эта энергия идет на увеличение потенциальной энергии молекул, а не на повышение температуры. В результате интенсивного поглощения тепла воздух над рекой и вблизи нее охлаждается.