Номер 2, страница 260 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 10. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 46. Взаимные превращения жидкостей и газов. Задания и упражнения - номер 2, страница 260.

Условие.

2. На рис. 195 изображены четыре открытых сосуда, в которые налита вода. Температуры воды в сосудах 1 и 3 и сосудах 2 и 4 одинаковы. Но температура $t_2$ выше температуры $t_1$. В каком из сосудов вода испаряется наиболее быстро при неизменном внешнем давлении?

Рис. 195

Решение.

Решение

Скорость испарения жидкости зависит от нескольких факторов. В условиях данной задачи основными факторами, влияющими на скорость испарения, являются температура жидкости и площадь её свободной поверхности (поверхности испарения).

1. Зависимость от температуры. Чем выше температура жидкости, тем больше средняя кинетическая энергия её молекул. Это означает, что большее число молекул на поверхности жидкости обладает достаточной энергией, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения и покинуть жидкость, превратившись в пар. Следовательно, с повышением температуры скорость испарения увеличивается. По условию, температура воды $t_2$ в сосудах 2 и 4 выше, чем температура $t_1$ в сосудах 1 и 3 ($t_2 > t_1$). Таким образом, испарение будет происходить быстрее в сосудах 2 и 4.

2. Зависимость от площади поверхности. Испарение происходит со свободной поверхности жидкости. Чем больше площадь этой поверхности, тем большее количество молекул может одновременно покинуть жидкость. Следовательно, с увеличением площади поверхности скорость испарения возрастает. Из рисунка видно, что сосуды 3 и 4 шире, чем сосуды 1 и 2, а значит, площадь свободной поверхности воды в них больше.

Для того чтобы определить, в каком сосуде вода испаряется наиболее быстро, необходимо найти сосуд, в котором оба фактора — и температура, и площадь поверхности — максимальны.
- Сосуд 1: низкая температура ($t_1$) и малая площадь поверхности.
- Сосуд 2: высокая температура ($t_2$) и малая площадь поверхности.
- Сосуд 3: низкая температура ($t_1$) и большая площадь поверхности.
- Сосуд 4: высокая температура ($t_2$) и большая площадь поверхности.

Наибольшая скорость испарения будет наблюдаться при сочетании самой высокой температуры и самой большой площади поверхности. Этим условиям удовлетворяет сосуд 4.

Ответ: Вода испаряется наиболее быстро в сосуде 4.