Номер 464, страница 70 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

464. Какая особенность воды является причиной того, что в зимний период времени в водоёмах продолжается жизнь?

Решение

Причиной того, что в зимний период в водоёмах продолжается жизнь, является уникальная физическая особенность воды — её аномальная зависимость плотности от температуры.

В отличие от большинства других веществ, которые становятся всё плотнее при охлаждении, вода достигает своей максимальной плотности при температуре примерно $4 \text{ °C}$. При дальнейшем охлаждении от $4 \text{ °C}$ до $0 \text{ °C}$ плотность воды уменьшается.

Этот процесс можно описать следующими этапами:

1. Осенью, когда температура воздуха падает, поверхностный слой воды в водоёме остывает. Охлаждаясь до $4 \text{ °C}$, эта вода становится более плотной и опускается на дно. На её место поднимаются более тёплые нижние слои. Этот процесс перемешивания (конвекции) продолжается до тех пор, пока вся масса воды в водоёме не примет температуру $4 \text{ °C}$.
2. При дальнейшем понижении температуры воздуха поверхностный слой воды охлаждается ниже $4 \text{ °C}$. Теперь эта вода становится менее плотной, чем вода на глубине, и остаётся на поверхности.
3. Когда температура на поверхности достигает $0 \text{ °C}$, вода начинает замерзать. Плотность льда значительно меньше плотности жидкой воды, поэтому он не тонет, а образует на поверхности водоёма ледяной покров.
4. Этот слой льда служит теплоизолятором, который защищает воду под ним от холодного воздуха и сильных морозов. В результате подо льдом, на дне водоёма, сохраняется жидкая вода с положительной температурой (около $4 \text{ °C}$), что создаёт условия для выживания рыб и других водных организмов в течение всей зимы.

Ответ: Основной причиной является аномалия плотности воды: она имеет максимальную плотность при температуре $4 \text{ °C}$. Благодаря этому более холодные слои воды (ниже $4 \text{ °C}$) и лёд (имеющий ещё меньшую плотность) остаются на поверхности, образуя защитный покров, который предохраняет водоём от полного промерзания и позволяет водным обитателям выживать у дна при положительной температуре.