Решение
Дано:
Пресная вода (концентрация соли $\approx 0$), озеро покрылось льдом.
Найти:
максимальная температура придонных слоёв $T_{\max}$ — ?
⠀
Решение:
Пресная вода обладает аномальным свойством: при охлаждении от $+4\,^{\circ}\text{С}$ до $0\,^{\circ}\text{С}$ она расширяется, то есть её плотность уменьшается. Максимальная плотность пресной воды достигается при температуре:
$$T_{\rho_{\max}} = +4\,^{\circ}\text{С}$$
При охлаждении озера верхние слои становятся холоднее и опускаются вниз — до тех пор, пока вся вода не остынет до $+4\,^{\circ}\text{С}$. После этого дальнейшее охлаждение верхних слоёв делает их менее плотными, и они остаются наверху, покрываясь льдом.
Поэтому у дна вода сохраняет температуру наибольшей плотности — максимально возможную температуру придонного слоя:
$$T_{\max} = +4\,^{\circ}\text{С}$$
При нулевой концентрации соли по графику зависимости температуры наибольшей плотности от солёности температура максимальной плотности равна $+4\,^{\circ}\text{С}$.