Номер 8, страница 286 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 6. Термодинамика. Параграф 35. Фазовые переходы - номер 8, страница 286.

Условие.

8. Объясните, почему для испарения жидкости при постоянной температуре к жидкости надо всё время подводить тепло.

Решение.

8. Решение

Испарение — это процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, который происходит с поверхности жидкости при любой температуре. Молекулы в жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении и обладают разной кинетической энергией.

С поверхности жидкости могут улететь те молекулы, кинетическая энергия которых оказывается достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения, удерживающих их внутри жидкости. Это, как правило, самые «быстрые» молекулы, обладающие наибольшей энергией.

Когда эти быстрые молекулы покидают жидкость, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается. Поскольку температура тела является мерой средней кинетической энергии его молекул, то без подвода тепла извне температура испаряющейся жидкости будет понижаться. Именно поэтому испарение сопровождается охлаждением (например, когда человек потеет, испарение пота охлаждает кожу).

Чтобы процесс испарения происходил при постоянной температуре, необходимо компенсировать потерю энергии, которую уносят испарившиеся молекулы. Для этого к жидкости нужно непрерывно подводить тепло извне. Эта подводимая энергия (называемая теплотой парообразования) расходуется не на увеличение средней кинетической энергии молекул (то есть не на нагрев жидкости), а на совершение работы по преодолению сил межмолекулярного притяжения и на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул при их переходе в газовую фазу, где расстояние между ними значительно больше.

Таким образом, непрерывный подвод тепла обеспечивает постоянство средней кинетической энергии молекул, что и позволяет поддерживать температуру жидкости на одном уровне в процессе испарения.

Ответ: Тепло необходимо постоянно подводить для того, чтобы восполнять энергию, которую уносят с собой наиболее быстрые молекулы, покидающие жидкость. Этот процесс приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул и, как следствие, к охлаждению жидкости. Подводимое тепло компенсирует эту потерю энергии, расходуясь на работу по преодолению межмолекулярных сил, и тем самым поддерживает температуру жидкости постоянной.