Номер 9, 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 9, страница 339.

Условие.

9. От чего зависит температура кипения жидкости? Объясните эту зависимость.

Решение.

Решение

Температура кипения жидкости — это температура, при которой происходит интенсивный переход жидкости в пар по всему ее объему. Этот процесс начинается, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению. Соответственно, температура кипения зависит от факторов, которые влияют на эти два параметра.

Зависимость от внешнего давления

Это самый значимый фактор. Для того чтобы пузырьки пара могли образовываться и расти в объеме жидкости, давление пара внутри них должно быть не меньше внешнего давления (в основном, атмосферного). При нагревании жидкости кинетическая энергия ее молекул увеличивается, испарение становится более интенсивным, и давление насыщенного пара растет. Таким образом, чем выше внешнее давление, тем до более высокой температуры необходимо нагреть жидкость, чтобы давление ее пара достигло значения внешнего. Следовательно, с увеличением внешнего давления температура кипения повышается. И наоборот, при уменьшении внешнего давления температура кипения понижается. Например, в горах, где атмосферное давление ниже, чем на уровне моря, вода закипает при температуре ниже $100^\circ \text{C}$. В герметично закрытой кастрюле-скороварке давление, наоборот, повышается, и вода кипит при температуре выше $100^\circ \text{C}$.

Зависимость от рода жидкости

Разные жидкости при одинаковом давлении кипят при разной температуре. Это объясняется различием в силах притяжения между молекулами (межмолекулярное взаимодействие). Чтобы молекула покинула жидкость и перешла в пар, ей необходимо сообщить энергию, достаточную для преодоления этих сил. Чем сильнее межмолекулярные силы, тем больше энергии для этого требуется, и, соответственно, тем выше температура кипения. Например, у воды молекулы связаны прочными водородными связями, поэтому ее температура кипения ($100^\circ \text{C}$) выше, чем у этилового спирта ($78^\circ \text{C}$), у которого эти связи слабее.

Зависимость от наличия растворенных веществ

Если в жидкости растворить нелетучее вещество (например, соль или сахар), ее температура кипения повысится. Это происходит потому, что частицы растворенного вещества, находящиеся на поверхности, мешают молекулам растворителя испаряться. В результате давление насыщенного пара над раствором при той же температуре становится ниже, чем над чистым растворителем. Чтобы давление пара достигло значения внешнего атмосферного давления и началось кипение, раствор необходимо нагреть до более высокой температуры.

Ответ: Температура кипения жидкости зависит от внешнего давления, рода самой жидкости (сил межмолекулярного взаимодействия) и наличия в ней растворенных нелетучих веществ. С увеличением внешнего давления или концентрации растворенного вещества температура кипения повышается. С уменьшением внешнего давления температура кипения понижается. Разные жидкости имеют разную температуру кипения в силу различий в их молекулярном строении и силах взаимодействия между молекулами.