Номер 52, страница 9 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Вода в водоемах остывает значительно быстрее, чем нагревается, из-за принципиальных различий в механизмах теплообмена, которые доминируют в этих двух процессах. Ключевую роль играют явления конвекции и испарения.

Процесс нагревания

Нагрев водоема происходит в основном за счет поглощения солнечной радиации. Солнечные лучи проникают в толщу воды, но большая часть их энергии поглощается в верхних слоях. В результате поверхностный слой воды нагревается, его плотность уменьшается, и он становится легче, чем более холодные нижние слои. Этот теплый и легкий слой остается на поверхности, образуя устойчивое температурное расслоение (стратификацию). Такое состояние препятствует естественному вертикальному перемешиванию воды — конвекции. Тепло передается вглубь очень медленно, в основном за счет теплопроводности и принудительного перемешивания (например, ветром и волнами). Из-за этого прогрев всего объема воды — длительный процесс.

Процесс остывания

Остывание происходит преимущественно с поверхности водоема. Здесь действуют два мощных механизма:

1. Теплоотдача и испарение. Поверхность воды отдает тепло в более холодный окружающий воздух и, что более важно, интенсивно испаряется. Процесс испарения требует значительных затрат энергии (скрытая теплота парообразования), которая отбирается у воды, вызывая ее быстрое охлаждение.

2. Конвекция. Охладившийся на поверхности слой воды становится более плотным и тяжелым, чем теплые нижние слои. Под действием силы тяжести этот холодный и плотный слой начинает опускаться на дно, а на его место снизу поднимается более теплая и легкая вода. Запускается непрерывный процесс естественной конвекции — вода в водоеме постоянно перемешивается. Это интенсивное перемешивание обеспечивает эффективный перенос тепла из глубинных слоев к поверхности, где оно быстро отдается в атмосферу.

Таким образом, при нагревании структура слоев воды стабильна и мешает теплообмену, а при остывании она нестабильна и, наоборот, способствует интенсивному теплообмену за счет конвекции по всему объему.

Ответ: Вода в водоемах остывает быстрее, чем нагревается, потому что при остывании ее поверхностные слои, становясь холоднее и плотнее, опускаются вниз, вызывая интенсивное перемешивание (конвекцию) всей водной массы. Этот процесс, усиленный охлаждением за счет испарения, эффективно переносит тепло из глубины к поверхности и ускоряет общую потерю тепла. При нагревании же теплые и легкие верхние слои остаются на поверхности, что препятствует перемешиванию и замедляет прогрев всего объема водоема.