Термодинамика (нет… — Задание ЕГЭ по физике №00016543

Что происходит

Сосулька — это замёрзшая талая вода. Значит, чтобы она выросла, снег на крыше должен сначала подтаять, а стёкшая вода — снова замёрзнуть.

Почему (законы)

В обычном доме тёплый воздух чердака нагревает кровлю: за счёт теплопроводности тепло идёт изнутри наружу и поднимает температуру крыши под снегом выше $0\,^\circ\text{C}$. Нижний слой снега плавится (фазовый переход при $0\,^\circ\text{C}$), вода стекает по скату к краю-свесу. Свес выступает за стену, снизу его тепло дома уже не греет, там температура наружная — ниже $0\,^\circ\text{C}$. Вода кристаллизуется (замерзает), нарастая каплю за каплей в сосульку.

В двухслойной крыше между слоями есть зазор с циркулирующим воздухом. Конвекция (движение воздуха) непрерывно уносит тепло, идущее изнутри, наружу мимо снега. Поэтому верхний слой кровли остаётся холодным, его температура близка к наружной, снег снизу не тает. Нет талой воды — нечему стекать и замерзать, сосульки не образуются.

Итог. Сосульки растут из-за подтаивания снега теплом, утекающим из дома через крышу, и замерзания стекающей воды на холодном свесе; вентилируемый зазор отводит это тепло, крыша не греет снег, талой воды нет — сосульки не образуются.