Teplota vzduchu nad zamrzlým rybníkem je - 15°C. Odhadněte, jaká je asi teplota:
a) horního povrchu vrstvy ledu
b) dolního povrchu vrstvy ledu
c) vody, která je těsně pod vrstvou ledu
d) vody u dna rybníka
Řešení (a):
Horní vrstva ledu musí být v tepelné rovnováze se vzduchem nad ledem, takže musejí mít přibližně stejnou teplotu.
Odpověď (a):
Teplota horního povrchu vrstvy ledu je přibližně - 15°C.
Řešení (b):
Led izoluje vodu v rybníce od mrazivého vzduchu nad rybníkem a chrání ji před dalším promrzáním. Pod dostatečně silnou vrstvou ledu voda již nezamrzá a má zde teplotu tání (tuhnutí).
Odpověď (b):
Teplota dolního povrchu vrstvy ledu je přibližně 0°C.
Řešení (c):
Voda, která je těsně pod vrstvou ledu, musí být v tepelné rovnováze se spodní vrstvou ledu nad ní, takže musejí mít přibližně stejnou teplotu.
Odpověď (c):
Teplota vody, která je těsně pod vrstvou ledu je přibližně 0°C.
Řešení (d):
Voda má tu zvláštní vlastnost (tzv. anomálie vody), že největší hustotu má při teplotě přibližně 4°C. Právě voda s největší hustotou je u dna rybníka.
Odpověď (d):
Teplota vody u dna rybníka je přibližně 4°C.