Номер 7, страница 339 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 61. Кипение. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Молекулярная физика и термодинамика - номер 7, страница 339.

Условие.

7. Как изменяются размеры пузырьков, образующихся в нагреваемой жидкости, по мере их подъёма к поверхности? Почему?

Решение.

Решение

По мере подъёма пузырьков, образующихся в нагреваемой жидкости, к её поверхности их размеры увеличиваются. Это явление объясняется следующими причинами:

1. Уменьшение гидростатического давления. На пузырёк, находящийся в жидкости, действует внешнее давление. Оно складывается из атмосферного давления на поверхности и гидростатического давления столба жидкости над пузырьком. Гидростатическое давление прямо пропорционально глубине и рассчитывается по формуле $P_{гидр} = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — глубина. Когда пузырёк поднимается, глубина $h$ уменьшается, следовательно, гидростатическое, а вместе с ним и общее внешнее давление на пузырёк, падает. Внутри пузырька находится водяной пар, который ведёт себя как газ. В соответствии с законом Бойля-Мариотта ($PV=const$ при постоянной температуре), уменьшение внешнего давления приводит к увеличению объёма газа, а значит, и к увеличению размера самого пузырька.

2. Продолжение испарения. Пузырёк содержит насыщенный водяной пар. По мере его движения вверх, в него продолжает испаряться окружающая горячая жидкость. Это приводит к увеличению массы пара внутри пузырька и, как следствие, к дополнительному увеличению его объёма.

Таким образом, оба фактора — уменьшение внешнего давления и непрерывное испарение жидкости в пузырёк — приводят к его расширению по мере подъёма к поверхности.

Ответ: Размеры пузырьков увеличиваются по мере их подъёма к поверхности. Это происходит потому, что с уменьшением глубины падает гидростатическое давление жидкости, что вызывает расширение находящегося в пузырьках пара. Также в пузырьки продолжает испаряться вода, что дополнительно увеличивает их объём.