Номер 4, страница 316 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 8. Твёрдые тела и их превращение в жидкости. Параграф 8.10. Примеры решения задач. Упражнение 7 - номер 4, страница 316.

Условие.

4. Равные количества соли растворяют в двух одинаковых сосудах с водой. В одном случае соль берут в виде одного большого кристалла, а в другом — в виде порошка. В каком случае температура раствора после полного растворения соли будет выше, если до растворения соль и вода находились в обоих случаях при одинаковой температуре?

Решение.

Решение

Процесс растворения большинства солей в воде является эндотермическим, то есть он происходит с поглощением теплоты из окружающей среды. В данном случае теплота забирается у воды, в которой растворяется соль, что приводит к понижению температуры раствора.

Согласно условию задачи, масса соли и воды в обоих случаях одинакова. Это означает, что для полного растворения соли в обоих сосудах потребуется одинаковое общее количество теплоты, обозначим его $\text{Q}$.

Основное различие между двумя случаями заключается в скорости растворения. Соль в виде порошка имеет значительно большую площадь поверхности соприкосновения с водой по сравнению с одним большим кристаллом. Из-за этого порошок растворится гораздо быстрее, чем кристалл.

Одновременно с процессом растворения происходит теплообмен системы (сосуд с раствором) с окружающей средой (например, с воздухом в комнате). Поскольку растворение — эндотермический процесс, температура раствора становится ниже температуры окружающей среды, и система начинает получать тепло извне.

В случае с порошком растворение происходит очень быстро. За это короткое время система не успевает получить значительное количество теплоты из окружающей среды. Быстрое поглощение теплоты $\text{Q}$ солью приводит к резкому и сильному понижению температуры раствора.

В случае с большим кристаллом растворение идет медленно. Процесс поглощения теплоты растянут во времени. Пока кристалл медленно растворяется, охлаждая воду, система успевает получить значительное количество тепла из окружающей среды. Этот приток тепла частично компенсирует охлаждение, вызванное растворением.

Следовательно, к моменту полного растворения соли температура раствора в сосуде с кристаллом будет выше, чем в сосуде с порошком, так как за более длительное время растворения система получила больше тепла из окружающей среды.

Ответ: Температура раствора после полного растворения соли будет выше в том случае, когда растворяли один большой кристалл.