Лед холоднее чем снег

Почему человеку тепло в снежном доме, и холодно в ледяном

Из чего только люди не строят дома: дерево, камень, песок, глиняные кирпичи, связанные бамбуковые стебли, пустые пластиковые и стеклянные бутылки и т. п. Выбор материала определяется несколькими факторами: во-первых, его доступностью (каменные жилища возводят в горах, где много булыжников, деревянные — вблизи леса, песчаные — в пустынях), во-вторых, его эксплуатационными свойствами (строение в итоге должно прочным и обязано защищать от жары или холода).

Однако возможность использования некоторых стройматериалов вызывает сомнения — как можно, например, сделать настоящий дом из снега или льда? Он ведь простоит только до весны, да к тому же в нем будет холодно. Но подобные жилища существуют на самом деле.

Кто и где строит снежные и ледяные дома

В тундре и северных регионах, где большую часть года царят морозы и почти нет деревьев или камня, единственным доступным стройматериалом является снег. Его здесь очень много, чем и пользуются местные жители — эскимосы.

Они научились строить из него свои национальные жилища округлой формы, которые называются иглу. Строение в рост человека возводится из спрессованных снежных кирпичей, которые особым образом укладываются друг на друга, плотно прилегая и не оставляя щелей.

Внутри таких домов, как ни странно, тепло и уютно. Благодаря морозам снаружи, снежные блоки не тают. В жилище можно разжигать очаг, который устанавливается ровно посередине, благодаря чему жар до стен не доходит. Стены иглу хорошо пропускают дневной свет, поэтому у такого дома нет окон, а заходить в него нужно через отверстие в полу. В таком жилище эскимосам не страшны холода, вьюги и бураны.

А вот ледяные дома специально никто не строит. Потому что ледяные глыбы и добывать, и обрабатывать труднее. Но все-таки жилища из них можно увидеть. Ледяные строения возводят чаще всего с рекламными целями — чтобы привлечь внимание людей.

В мире существует несколько уникальных отелей изо льда, находящихся в Швеции, Финляндии, Канаде, Норвегии и Румынии. Они полностью выполнены из замершей воды, в некоторых — даже мебель и обстановка ледяные. В России подобное строение есть на Камчатке. Внутри таких гостиниц холодно, ведь отопление в них проводить нельзя, но от посетителей все равно отбоя нет — очень уж красиво и необычно выглядит ледяной дом изнутри.

Почему эскимосам тепло в снежных иглу, а туристам в ледяных отелях нет?

Коренные обитатели Крайнего Севера могут постоянно жить в своих теплых домиках из снежных блоков, а вот туристы в ледяных отелях мерзнут. А ведь и снег, и лед — это замороженная вода, и температура у этих материалов одинаково низкая. Но в иглу можно даже не разжигать очаг, а обойтись светильником с тюленьим жиром, чтобы согреться. В ледяной гостинице стены буквально источают холод, от которого спасает только очень теплая одежда и грелки в ней.

В снегу от морозов укрываются не только люди, но и животные, и птицы. Некоторые из них с приближением сильных холодов зарываются в сугробы и спят, укрытые теплым одеялом, чтобы потом благополучно проснуться весной.

Секрет «теплого снега» прост: между частичками замершей воды находится много молекул воздуха, а именно он лучше всего передает и удерживает тепло, является прекрасным теплоизолятором. А лед — более плотный, между ледяными частицами воздуха совсем мало. Поэтому внутри снежного жилища тепло, ведь воздух удерживает малейшие крупицы тепла — от дыхания и тела человека. А в ледяном отеле холодно, потому что генерируемое людьми тепло сразу рассеивается и нейтрализуется стенами изо льда.

Источник

При какой температуре тает лед и снег: какое количество теплоты необходимо затратить

Вода в природе может находиться в трех разных агрегатных состояниях:

Лед и снег находятся в твердом состоянии, после плавления они превращаются в жидкость, а при нагревании этой же жидкости, она испаряется и превращается в водяной пар. Многим интересно, какие условия должны быть для плавления, замерзания и испарения воды? При какой температуре тает лед и снег или получается вода и пар? О всем этом вы узнаете в этой познавательной статье.

Вода на Земле

Нельзя сказать, что водяной пар и лед редко встречаются в повседневной жизни. Однако наиболее распространенным является именно жидкое состояние – обычная вода. Специалисты выяснили, что на нашей планете находится более 1 млрд кубических километров воды. Однако не более 3 млн км3 воды принадлежат пресным водоемам. Достаточно большое количество пресной воды «покоится» в ледниках (около 30 млн кубических километров). Однако растопить лед таких огромных глыб далеко не просто. Остальная же вода соленая, принадлежащая морям Мирового океана.

Вода окружает современного человека повсюду, во время большинства ежедневных процедур. Многие считают, что запасы воды неиссякаемы, и человечество сможет всегда использовать ресурсы гидросферы Земли. Однако это далеко не так. Водные ресурсы нашей планеты постепенно истощаются, и уже через несколько сотен лет пресной воды на Земле может не остаться вовсе. Поэтому абсолютно каждому человеку нужно бережно относиться к пресной воде и экономить ее. Ведь даже в наше время существуют государства, в которых запасы воды катастрофически малы.

Свойства воды

Прежде чем говорить о температуре таяния льда, стоит рассмотреть основные свойства этой уникальной жидкости.

Итак, воде присущи следующие свойства:

• Отсутствие цвета.
• Отсутствие запаха.
• Отсутствие вкуса (однако качественная питьевая вода имеет приятный вкус).
• Прозрачность.
• Текучесть.
• Способность растворять различные вещества (например, соли, щелочи и т. д.).
• Вода не имеет собственной постоянной формы и способна принимать форму сосуда, в который попадает.
• Способность очищаться посредством фильтрования.
• При нагревании вода расширяется, а при охлаждении сжимается.
• Вода может испаряться, превращаясь в пар, и замерзать, образуя кристаллический лед.

В этом списке представлены основные свойства воды. Теперь разберемся, каковы особенности твердого агрегатного состояния этого вещества, и при какой температуре тает лед.

Снег и лед

Лед – это твердое кристаллическое вещество, которое имеет достаточно неустойчивую структуру. Он, как и вода, прозрачен, не имеет цвета и запаха. Также лед обладает такими свойствами, как хрупкость и скользкость; он холодный на ощупь.

Снег также представляет собой замерзшую воду, однако обладает рыхлой структурой и имеет белый цвет. Именно снег каждый год выпадает в большинстве стран мира.

Как снег, так и лед – крайне неустойчивые вещества. Чтобы растопить лед, не нужно прикладывать особых усилий. Когда же он начинает таять?

Плавление льда

В природе твердый лед существует только при температуре 0 °C и ниже. Если же температура окружающей среды поднимается и становится больше 0 °C, лед начинает таять.

При температуре таяния льда, при 0 °C, происходит и другой процесс – замерзание, или кристаллизация, жидкой воды.

Данный процесс можно наблюдать всем жителям умеренно континентального климата. Зимой, когда температура на улице опускается ниже 0 °C, достаточно часто выпадает снег, который не тает. А жидкая вода, находившаяся на улицах, замерзает, превращаясь в твердый снег или лед. Весной же можно увидеть обратный процесс. Температура окружающей среды поднимается, поэтому лед и снег тают, образуя многочисленные лужи и грязь, которую можно считать единственным минусом весеннего потепления.

Таким образом, можно сделать вывод, что, при какой температуре начинает таять лед, при такой же температуре начинается и процесс замерзания воды.

В такой науке, как физика, часто используется понятие количества теплоты. Данная величина показывает количество энергии, необходимой для нагревания, плавления, кристаллизации, кипения, испарения или конденсации различных веществ. Причем каждый из перечисленных процессов имеет свои особенности. Поговорим о том, какое количество теплоты для нагревания льда требуется в обычных условиях.

Чтобы нагреть лед, нужно сначала его растопить. Для этого необходимо количество теплоты, нужное для плавления твердого вещества. Теплота равняется произведению массы льда на удельную теплоту его плавления (330-345 тысяч Джоулей/кг) и выражается в Джоулях. Допустим, что нам дано 2 кг твердого льда. Таким образом, чтобы его растопить, нам понадобится: 2 кг * 340 кДж/кг = 680 кДж.

После этого нам необходимо нагреть образовавшуюся воду. Количество теплоты для данного процесса рассчитать будет немного сложнее. Для этого нужно знать начальную и конечную температуру нагреваемой воды.

Итак, допустим, что нам требуется нагреть получившуюся в результате плавления льда воду на 50 °C. То есть разница начальной и конечной температуры = 50 °C (начальная температура воды – 0 °C). Тогда следует умножить разность температур на массу воды и на ее удельную теплоемкость, которая равняется 4 200 Дж*кг/°C. То есть количество теплоты, необходимое для нагревания воды, = 2 кг * 50 °C * 4 200 Дж*кг/°C = 420 кДж.

Тогда получаем, что для плавления льда и последующего нагревания получившейся воды нам потребуется: 680 000 Дж + 420 000 Дж = 1 100 000 Джоулей, или 1,1 Мегаджоуль.

Зная, при какой температуре тает лед, можно решить множество непростых задач по физике или химии.

Плавление снега

Рассмотрим, какое количество теплоты нужно затратить, что бы из 4 кг. снега получить 4 кг. горячей воды (100°С) при температуре окружающей среды — 10°С.

Дано:

• m = 4 кг — масса снега
• t1 = -10 C — температура снега
• t2 = 0 C — температура плавления снега
• t3 = 100 C — температура кипящей воды
• С1 = 2100 Дж/кг*С — удельная теплоемкость снега
• Л = 330000 Дж/кг — удельная теплота плавления cнега
• С2 = 4200 Дж/кг*С — удельная теплоемкость воды
• Q-?

Решение:

• Q1 = C1*m*(t2-t1)
• Q2 = Л*m
• Q3 = C2*m*(t3-t2)
• Q = Q1 + Q2 + Q3
• Q1 = 2100*4*(0+10) = 84000 Дж
• Q2 = 330000*4 = 1320000 Дж
• Q3 = 4200*4(100-0) = 1680000 Дж
• Q = 1680000 + 84000 + 1320000 = 3084000 Дж = 3084 кДж

Ответ:

Превращение воды в пар

Задача: Найти сколько энергии необходимо затратить, что бы превратить 1 кг. воды в пар, если изначально температура воды составляет 25°С.

Решение:

• На нагрев 1 кг воды на 1°С необходимо затратить 4200 Дж;
• Для нагрева с 25°С до 100 °С необходимо нагреть воду на 75°С;
• Для этого нужно затратить 4200*75=315000 Дж;

Ответ:

• Необходимо затратить 315 кДж.

Выводы

Итак, в данной статье мы узнали некоторые факты о воде и о двух ее агрегатных состояниях – твердом и жидком. Водяной пар, однако, представляет собой не менее интересный объект для изучения. Например, в нашей атмосфере содержится приблизительно 25*1016 кубических метров водяного пара. К тому же, в отличие от замерзания, испарение воды происходит при любой температуре и ускоряется при ее нагревании или при наличии ветра.

Мы узнали, при какой температуре тает лед и замерзает жидкая вода. Такие факты всегда пригодятся нам в повседневной жизни, так как вода окружает нас повсюду. Важно всегда помнить о том, что вода, в особенности пресная, является иссякаемым ресурсом Земли и нуждается в бережном к ней отношении.

Так же мы недавно писали о том, с чего начинать подготовку к ЕГЭ, советуем всем школьникам, даже тем, кто учится не в выпускных классах прочитать эту статью.

Источник

Почему в снежном доме тепло, а в ледяном холодно?

Казалось бы, лёд и снег – просто замёрзшая на морозе вода, и разницы быть не должно. Но на практике разница колоссальна! Стены, сложенные из ледяных блоков (такие стены можно увидеть, например, в устраиваемых зимой ледяных городках), буквально «дышат холодом». Внутри ледяного дома и вправду можно быстро замёрзнуть!

А вот убежище из снега, наоборот, оказывается неожиданно тёплым! Спросите у мальчишек, которые выкапывают зимой в больших сугробах пещеры – внутри такой пещерки вполне даже уютно и тепло, и даже если на улице мороз 20 градусов, в снежной пещере можно сидеть и рассказывать разные истории часы напролёт.

Вот данные, приведённые знаменитым российским путешественником В.Г. Воловичем, доктором медицинских наук. Во время опытов в Арктике при температуре наружного воздуха –40 градусов и скорости ветра 5-7 метров в секунду внутри снежной пещеры температура была –5 градусов, а при обогреве таблетками сухого спирта – и вовсе 0 градусов!

Жители крайнего севера – эскимосы – придумали строить из снега хижины, которые называются «иглу». Датский путешественник и полярный исследователь Кнуд Расмуссен писал о том, что при наличии достаточного количества жировых ламп внутри эскимосской иглу так тепло, что «люди могли расхаживать полуголыми в полное своё удовольствие».

В чём же дело? Почему один и тот же материал – замёрзшая вода – обладает настолько разными свойствами? Почему в убежище из снега тепло, а в убежище из льда – холодно?

Секрет заключается в том, что внутри снега содержится очень много воздуха – до 90%. А воздух – это самый лучший в мире теплоизолирующий материал. Ледяная стена, соприкасаясь с воздухом хижины, постоянно охлаждает его – это самый настоящий природный холодильник; снежная стена, напротив, работает «одеялом», сохраняя внутри убежища даже самое крохотное тепло – например, тепло человеческого дыхания. Именно поэтому внутри снежной пещеры температура может быть на 20-30 градусов выше, чем снаружи!

В Швейцарии, в деревне Церматт, энтузиастами была даже построена «иглу-деревня» – приличных размеров туристический комплекс, целиком сделанный из снега. Вместо номеров в этом «отеле» гостям предлагают иглу разной вместимости, иногда даже украшенные ледяными скульптурами. А главная достопримечательность комплекса – гигантская снежная хижина-иглу, диаметром 12 метров и высотой 10 метров. Внутри этой «снежной избушки» спокойно поместились бар, ресторан и даже небольшой бассейн!

Источник