Тепловые Явления

Задание №19. Качественная Задача

№2. Задание 19

ID: 00040141

Зависит ли, и если зависит, то как, глубина промерзания почвы от высоты снежного покрова при прочих равных условиях? Ответ поясните.

Источник: ФИПИ

Решение

Что дано

Зима, морозный воздух над землёй и почва под слоем снега. Все прочие условия (мороз, тип почвы, продолжительность зимы) одинаковы — меняется только высота снежного покрова.

Идея

Почва промерзает потому, что отдаёт тепло холодному воздуху над собой: тепло идёт из глубины к поверхности и уходит наружу. Способ передачи здесь — теплопроводность: перенос энергии от более нагретых частей вещества к менее нагретым за счёт движения самих частиц, без переноса вещества.

Между тёплой почвой и морозным воздухом лежит слой снега — он и решает, насколько быстро уходит тепло.

Разбираем

Снег — это не сплошной лёд, а рыхлая масса из кристалликов, между которыми полно неподвижного воздуха. У воздуха теплопроводность очень мала (он один из худших проводников тепла), а неподвижный воздух в порах ещё и не переносит тепло конвекцией. Поэтому снежный покров — плохой проводник тепла, отличный теплоизолятор.

Количество теплоты, «утекающее» через слой, тем меньше, чем этот слой толще:

снега мало — тепловое сопротивление невелико, почва быстро отдаёт тепло, фронт промерзания уходит глубоко;
снега много — тепло почти не уходит, температура почвы под снегом держится около нуля, промерзание останавливается на небольшой глубине.

Вывод

Глубина промерзания почвы зависит от высоты снежного покрова и уменьшается с её ростом. Поэтому зимой снег на полях специально задерживают: под толстым снегом озимые посевы и корни растений не вымерзают.

Ответ

Зависит: чем выше снежный покров, тем меньше глубина промерзания почвы. Рыхлый снег пронизан воздухом, а у воздуха очень малая теплопроводность, поэтому толстый слой снега работает как шуба — он резко замедляет отвод тепла от почвы в холодный воздух, и мороз проникает в грунт на меньшую глубину.

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)