Номер 2, страница 153 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Почему испарение жидкости сопровождается её охлаждением?

1. Что называется испарением?

Испарение — это процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар), происходящий с поверхности жидкости. Этот процесс может происходить при любой температуре, при которой вещество может существовать в жидкой фазе. Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении. Некоторые молекулы у поверхности, обладающие достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения и внешнее давление, покидают жидкость и переходят в газовую фазу.

Ответ: Испарением называется процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, который происходит с его свободной поверхности.

2. Почему испарение жидкости сопровождается её охлаждением?

Охлаждение жидкости при испарении объясняется тем, что жидкость покидают самые быстрые молекулы, то есть молекулы с наибольшей кинетической энергией. Кинетическая энергия отдельных молекул распределена неравномерно. Чтобы вылететь с поверхности, молекула должна совершить работу против сил притяжения со стороны других молекул. Эту работу она совершает за счет своей кинетической энергии. Следовательно, с поверхности улетают молекулы, чья кинетическая энергия $E_k$ превышает некое пороговое значение. В результате средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается. А поскольку температура тела является мерой средней кинетической энергии его молекул, то и температура жидкости понижается.

Ответ: Испарение сопровождается охлаждением, так как жидкость покидают наиболее "быстрые" молекулы, обладающие наибольшей кинетической энергией. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, что и означает понижение температуры жидкости.

3. Что такое насыщенный пар?

Насыщенный пар — это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью (или твердой фазой). В замкнутом сосуде, где находится жидкость, процесс испарения приводит к увеличению концентрации молекул пара над поверхностью. Одновременно с испарением происходит и обратный процесс — конденсация, когда молекулы пара возвращаются в жидкость. Когда скорость испарения становится равной скорости конденсации, устанавливается динамическое равновесие. Пар, находящийся в таком состоянии, и называется насыщенным. При данной температуре насыщенный пар имеет максимально возможную плотность и давление.

Ответ: Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, когда число молекул, покидающих жидкость за единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость за то же время.

4. При каких условиях происходит...

(Примечание: вопрос на изображении неполный. Далее приводится ответ на наиболее вероятный вопрос: "При каких условиях происходит конденсация?")

Конденсация — это процесс, обратный испарению, то есть переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Для конденсации необходимо, чтобы пар стал насыщенным или пересыщенным. Также для начала процесса необходимы центры конденсации, которыми могут быть мельчайшие частицы пыли, ионы или флуктуации плотности самого пара. Существует два основных способа вызвать конденсацию. Первый способ — это охлаждение пара при постоянном давлении. При понижении температуры плотность насыщенного пара уменьшается, и если плотность имеющегося пара оказывается выше, "избыточный" пар конденсируется. Температура, до которой нужно охладить пар, чтобы он стал насыщенным, называется точкой росы. Второй способ — это сжатие пара при постоянной температуре. При увеличении давления и концентрации молекул, когда давление пара достигает давления насыщенного пара для данной температуры, дальнейшее сжатие приводит к конденсации.

Ответ: Конденсация происходит, когда пар становится насыщенным (или пересыщенным) и имеются центры конденсации. Этого можно достичь либо путем охлаждения пара до температуры ниже точки росы, либо путем его сжатия до тех пор, пока его давление не станет равным давлению насыщенного пара при данной температуре.