Номер 6, страница 339 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 61. Кипение. Вопросы - номер 6, страница 339.

Условие.

6. Почему перед закипанием вода шумит?

Решение.

Шум, который возникает в воде непосредственно перед закипанием, вызван сложным физическим процессом, связанным с образованием и последующим разрушением пузырьков пара.

Когда сосуд с водой нагревается, например, на плите, тепло в первую очередь подводится ко дну. В результате, самые нижние слои воды достигают температуры кипения (100°C при нормальном атмосферном давлении) раньше, чем весь остальной объем жидкости. В этих перегретых у дна областях, а также на микроскопических неровностях и частицах пыли (так называемых центрах парообразования), начинают формироваться небольшие пузырьки, заполненные водяным паром.

Будучи менее плотными, чем окружающая вода, эти пузырьки отрываются от дна и устремляются вверх. Однако верхние слои воды еще не успели прогреться до 100°C и являются более холодными. Попадая в эту холодную среду, водяной пар внутри пузырька начинает интенсивно конденсироваться, то есть снова переходить в жидкое состояние. Объем пара резко уменьшается, и пузырек мгновенно схлопывается (происходит процесс, похожий на микровзрыв, только направленный внутрь — имплозия).

Именно этот процесс быстрого коллапса огромного количества пузырьков и является источником шума. Схлопывание каждого пузырька создает небольшую звуковую волну. Так как пузырьков образуется и разрушается великое множество, эти отдельные звуковые импульсы сливаются в единый, нарастающий по громкости шипящий или гудящий звук, который мы и слышим перед закипанием.

Когда вся масса воды прогревается до температуры кипения, пузырьки пара перестают конденсироваться на пути вверх. Они благополучно достигают поверхности и лопаются, выпуская пар наружу. Шипение прекращается, и ему на смену приходит характерное бульканье кипящей воды.

Ответ: Вода перед закипанием шумит из-за массового образования пузырьков пара у горячего дна сосуда и их последующего быстрого схлопывания (коллапса) при подъеме в более холодные верхние слои воды. Этот процесс коллапса множества пузырьков создает характерный шипящий звук.