Номер 10, страница 238 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 6. Взаимные превращения жидкостей и газов. Параграф 6.9. Примеры решения задач. Упражнение 5 - номер 10, страница 238.

Условие.

10. Почему в момент выключения газовой горелки из кипящего чайника сразу же вырывается струя пара, хотя до этого пара не было видно?

Решение.

Решение

Данное явление объясняется физикой процессов конденсации и теплообмена.

Во-первых, важно понимать, что сам по себе водяной пар (вода в газообразном состоянии) является бесцветным и невидимым газом. То, что мы в быту называем «паром» и видим, например, над кипящим чайником, — это на самом деле туман, то есть аэрозоль из мельчайших капелек жидкой воды. Эти капельки образуются, когда горячий невидимый пар охлаждается при контакте с более холодным воздухом и конденсируется.

Когда газовая горелка включена и вода в чайнике кипит, из носика непрерывно выходит струя горячего, невидимого водяного пара. Одновременно с этим пламя горелки и восходящие потоки горячих продуктов сгорания сильно нагревают не только сам чайник, но и воздух вокруг него, в том числе у носика. Поэтому выходящий пар попадает в уже нагретую среду и не может быстро охладиться и сконденсироваться. Конденсация происходит на некотором расстоянии от носика, где пар смешивается с более прохладным комнатным воздухом, поэтому густого облака у самого чайника не видно.

В момент выключения горелки ситуация резко меняется. Внешний нагрев прекращается, и поток горячего воздуха вокруг чайника исчезает. Воздух у носика быстро остывает. При этом вода и дно чайника остаются очень горячими и продолжают интенсивно испаряться, что приводит к мощному выбросу пара. Эта большая порция горячего невидимого пара, вырвавшись из носика, немедленно вступает в контакт с гораздо более холодным окружающим воздухом. Из-за резкого перепада температур происходит быстрая и интенсивная конденсация, в результате чего образуется плотное и хорошо видимое белое облако, которое мы воспринимаем как мощную струю пара.

Ответ: Видимый пар представляет собой сконденсировавшиеся в воздухе микрокапли воды, тогда как сам горячий водяной пар (газ) невидим. Во время работы горелки воздух у носика чайника горячий, и пар не успевает сконденсироваться сразу на выходе. При выключении горелки окружающий воздух быстро остывает, и выходящий из чайника пар мгновенно конденсируется, образуя густую видимую струю.