Номер 1, страница 238 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 71. Насыщенный пар. Глава 11. Взаимные превращения жидкостей и газов - номер 1, страница 238.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Обсудите с товарищем, как можно ускорить процессы испарения жидкости и конденсации пара.

Скорость процессов испарения и конденсации зависит от ряда физических условий. Чтобы управлять этими процессами, необходимо изменять эти условия.

Способы ускорения испарения жидкости:

• Повышение температуры. С ростом температуры увеличивается кинетическая энергия молекул жидкости. Большее число "быстрых" молекул способно преодолеть силы притяжения и покинуть поверхность жидкости, переходя в пар.
• Увеличение площади поверхности. Испарение происходит с поверхности жидкости. Чем больше площадь этой поверхности, тем больше молекул могут одновременно её покинуть. Например, лужа на асфальте высыхает быстрее, чем то же количество воды в ведре.
• Наличие ветра. Потоки воздуха над поверхностью жидкости уносят молекулы пара, снижая их концентрацию вблизи поверхности. Это облегчает дальнейший выход молекул из жидкости и предотвращает их возвращение обратно (динамическое равновесие сдвигается в сторону испарения).
• Снижение влажности окружающего воздуха. Если воздух сухой (содержит мало водяного пара), он может принять большее количество молекул жидкости. При высокой влажности процесс испарения замедляется.

Способы ускорения конденсации пара:

• Понижение температуры. При охлаждении пара кинетическая энергия его молекул уменьшается. Они движутся медленнее, и силы межмолекулярного притяжения становятся достаточными, чтобы объединить их в капли жидкости.
• Повышение давления. Увеличение давления приводит к сближению молекул пара, что увеличивает частоту их столкновений и способствует переходу в жидкое состояние.
• Наличие центров конденсации. Процесс значительно ускоряется, если в паре присутствуют мельчайшие частицы (пылинки, ионы) или холодная поверхность, на которой молекулы пара могут оседать и формировать капли.

Ответ: Чтобы ускорить испарение, следует увеличить температуру жидкости, увеличить площадь её поверхности или создать над ней поток воздуха. Чтобы ускорить конденсацию, необходимо понизить температуру пара, увеличить его давление или предоставить холодную поверхность (центры конденсации).

Как и почему изменяется температура поверхности, на которой происходит конденсация пара?

Температура поверхности, на которой происходит конденсация пара, повышается.

Причиной этого является то, что конденсация — это экзотермический процесс, то есть процесс, идущий с выделением теплоты. Молекулы вещества в газообразном состоянии (пар) обладают большей потенциальной и кинетической энергией, чем в жидком. При переходе из пара в жидкость молекулы сближаются, и "избыточная" энергия выделяется в виде тепла. Эта энергия называется теплотой парообразования (или конденсации). Количество выделившейся теплоты $Q$ определяется массой $m$ сконденсировавшегося вещества и его удельной теплотой парообразования $L$:

$Q = L \cdot m$

Эта выделившаяся теплота поглощается поверхностью, на которой происходит конденсация, что и приводит к её нагреванию.

Ответ: Температура поверхности увеличивается, потому что процесс конденсации сопровождается выделением энергии (теплоты), которая передается этой поверхности.