Экзаменационный (типовой) материал ОГЭ / Физика / 18 задание (25) / 03

Аномалия удельного объёма воды

 Как показывает опыт, плотность вещества, находящегося в данном агрегатном состоянии, зависит от температуры. Большинство жидкостей и твёрдых тел при охлаждении сжимаются, а при нагревании – расширяются. Следовательно, плотность этих тел монотонно уменьшается с ростом температуры. Однако существуют вещества, которые в некотором диапазоне температур (своём для каждого такого вещества) ведут себя иначе. Плотность этих веществ при нагревании сначала увеличивается и достигает при некоторой температуре максимального значения. При дальнейшем повышении температуры плотность начинает уменьшаться. Такая зависимость плотности от температуры называется аномальной.

ОГЭ / Физика / 18 задание (25) / 03 изображение 1

Одним из веществ, которое проявляет аномальную зависимость плотности от температуры, является жидкая вода. На рисунке показан график зависимости плотности образца воды от температуры. Видно, что при температуре 0 °C плотность воды равна ≈999,875 кг/м3. При повышении температуры плотность воды возрастает и при температуре +4 °C достигает максимального значения 1000 кг/м3. При дальнейшем росте температуры плотность воды монотонно уменьшается.
         Данное свойство воды препятствует быстрому промерзанию открытых водоёмов в холодное время года. Когда на улице устанавливается погода, характеризующаяся отрицательными значениями среднесуточной температуры, водоёмы начинают интенсивно охлаждаться. При этом вода, температура которой близка к +4 °C, обладая максимальной плотностью, «тонет» и оказывается вблизи дна водоёма. В свою очередь, вода, температура которой близка к 0 °C, наоборот, имеет меньшую плотность, и по этой причине «всплывает», оказываясь на поверхности водоёма. В результате в водоёме устанавливается аномальное распределение плотности воды по глубине: сверху находится самая лёгкая (и потому самая холодная) вода, а снизу – самая тяжёлая (и потому самая тёплая) вода. Сверху вода замерзает и превращается в лёд, который легче жидкой воды и не тонет в ней. Дальнейшее охлаждение воды в водоёме, сопровождающееся постепенным увеличением толщины слоя льда на поверхности, происходит благодаря медленному процессу теплопроводности. Поэтому глубокие водоёмы даже за несколько месяцев, пока в средних широтах нашей страны длится зима, не успевают промёрзнуть до дна, хотя вода возле дна постепенно охлаждается. В нижних, придонных слоях воды, при температуре +4 °C (или немного ниже) зимуют рыбы. Если бы вода не обладала аномалией плотности, жизнь рыб в водоёмах зимой была бы невозможна.

 

В находящийся на улице глубокий открытый бассейн зимой налили воду при температуре +2 °C. На улице установилась морозная погода со среднесуточной температурой −5 °C. Как через достаточно большое время будет распределена по глубине температура воды в бассейне? Ответ поясните.

Подобные задания можно добавить в готовый типовой вариант и получить свой уникальный КИМ с ответами и критериями.

Создать готовые варианты