Номер 3, страница 22 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

3. Секретные материалы. Всегда ли тела при нагревании расширяются?

Не всегда тела расширяются при нагревании. В определенных диапазонах температур встречаются исключения: вода, чугун и некоторые другие. Например, вода при увеличении температуры от $0^\circ \text{C}$ до $4^\circ \text{C}$ не расширяется, а сжимается. Благодаря этой особенности воды озёра, реки и моря не промерзают до дна даже в очень сильные морозы.

3. Секретные материалы. Всегда ли тела при нагревании расширяются?

Нет, не все тела расширяются при нагревании. Подавляющее большинство веществ действительно увеличиваются в объеме при повышении температуры, так как возрастает кинетическая энергия их атомов или молекул, что приводит к увеличению среднего расстояния между ними. Однако из этого правила существуют исключения. Это явление называется аномалией теплового расширения.

Самый известный пример такого вещества — вода. В диапазоне температур от $0^\circ\text{C}$ до $4^\circ\text{C}$ вода при нагревании ведет себя необычно: она не расширяется, а наоборот, сжимается, и её плотность увеличивается. Максимальной плотности вода достигает при температуре около $4^\circ\text{C}$. Только при дальнейшем нагревании, выше $4^\circ\text{C}$, вода начинает расширяться, как и большинство других жидкостей.

Эта уникальная особенность воды имеет колоссальное значение для поддержания жизни в водоемах в холодное время года. Когда температура воздуха опускается, поверхностные слои воды охлаждаются. Охлаждаясь до $4^\circ\text{C}$, вода становится плотнее и опускается на дно, а на её место поднимаются более теплые слои. Этот процесс перемешивания (конвекции) продолжается до тех пор, пока вся масса воды не достигнет температуры $4^\circ\text{C}$. При дальнейшем понижении температуры поверхностный слой, имеющий температуру ниже $4^\circ\text{C}$, становится менее плотным и остается на поверхности. В итоге он замерзает, образуя слой льда. Лед, будучи плохим проводником тепла, защищает нижние слои воды от замерзания, что позволяет водным организмам выживать зимой. Именно поэтому озера, реки и моря не промерзают до дна.

Кроме воды, аномальное поведение при изменении температуры демонстрируют и другие вещества, например, чугун, который, в отличие от большинства металлов, расширяется при затвердевании.

Ответ: Нет, не все тела при нагревании расширяются. Существуют исключения, наиболее известным из которых является вода, которая сжимается при нагревании от $0^\circ\text{C}$ до $4^\circ\text{C}$.