Номер 4, страница 305 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 11. Жидкость и пар. Параграф 64. Кипение жидкости - номер 4, страница 305.

Условие.

4. Почему температура остаётся постоянной в процессе кипения? Как температура кипения зависит от давления воздуха над жидкостью?

Решение.

Температура в процессе кипения остается постоянной, потому что вся подводимая к жидкости тепловая энергия расходуется на процесс парообразования — фазовый переход из жидкого состояния в газообразное. Эта энергия, называемая теплотой парообразования, необходима для преодоления сил межмолекулярного притяжения, удерживающих молекулы вместе в жидкости, а также для совершения работы образующимся паром при расширении против внешнего давления. Поскольку вся энергия идет на изменение агрегатного состояния, а не на увеличение средней кинетической энергии движения молекул, температура (которая и является мерой этой энергии) остается неизменной до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.

Температура кипения жидкости напрямую зависит от внешнего давления, оказываемого на её поверхность (например, давления воздуха). Кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению. Давление насыщенного пара, в свою очередь, возрастает с повышением температуры. Следовательно, чем выше внешнее давление, тем до более высокой температуры необходимо нагреть жидкость, чтобы давление её пара сравнялось с внешним. И наоборот, при понижении внешнего давления (например, высоко в горах, где атмосферное давление ниже) кипение наступает при более низкой температуре. Таким образом, существует прямая зависимость: с увеличением давления над жидкостью температура её кипения повышается, а с уменьшением — понижается.

Ответ: В процессе кипения температура остается постоянной, поскольку вся подводимая к жидкости тепловая энергия расходуется на фазовый переход (превращение в пар), а не на увеличение кинетической энергии молекул. Температура кипения напрямую зависит от внешнего давления над жидкостью: чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот.