Номер 1, страница 241 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 72. Давление насыщенного пара. Глава 11. Взаимные превращения жидкостей и газов - номер 1, страница 241.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Поскольку в вопросе упоминается кривая, разделяющая пар и жидкость, речь, скорее всего, идет о кривой фазового равновесия на диаграмме состояния вещества (например, в координатах давление-температура p-T). Эта кривая разделяет область, где вещество находится в жидком состоянии, от области, где оно находится в газообразном состоянии (в виде пара). Поведение молекул на разных участках (в разных областях относительно кривой и на самой кривой) будет следующим:

Поведение молекул в жидкой фазе (область выше/левее кривой на p-T диаграмме)

В этой области вещество является жидкостью. Молекулы в жидкости расположены очень близко друг к другу, почти вплотную. Между ними действуют значительные силы межмолекулярного притяжения, которые удерживают их вместе, но не так жестко, как в твердом теле. Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении: они совершают колебания около своих временных положений равновесия и время от времени перескакивают в соседние свободные места. Именно эта возможность "перескакивать" обеспечивает свойство текучести жидкости. Кинетическая энергия молекул связана с температурой, но из-за сильного взаимодействия их потенциальная энергия также существенна.

Ответ: В жидкой фазе молекулы плотно упакованы, сильно взаимодействуют друг с другом, но могут перемещаться, обеспечивая текучесть.

Поведение молекул в газообразной фазе (в виде пара, область ниже/правее кривой на p-T диаграмме)

В этой области вещество является газом (паром). Расстояния между молекулами пара во много раз превышают их собственные размеры. Из-за больших расстояний силы межмолекулярного взаимодействия очень слабы и проявляются в основном лишь в моменты коротких столкновений. Молекулы движутся хаотично, с высокими скоростями, свободно перемещаясь по всему доступному объему. Их траектории представляют собой прямые линии между столкновениями друг с другом или со стенками сосуда. Потенциальная энергия взаимодействия молекул пренебрежимо мала по сравнению с их кинетической энергией, которая определяется температурой.

Ответ: В газообразной фазе (пар) молекулы находятся далеко друг от друга, слабо взаимодействуют и движутся хаотично по всему объему.

Поведение молекул на кривой равновесия

На самой кривой жидкость и ее пар находятся в состоянии динамического равновесия. Это означает, что два процесса – испарение (переход молекул из жидкости в пар) и конденсация (переход молекул из пара в жидкость) – происходят с одинаковой скоростью. Молекулы с поверхности жидкости, обладающие достаточной кинетической энергией для преодоления сил притяжения соседних молекул, покидают жидкость. Одновременно молекулы пара, находящиеся над поверхностью, при своем хаотическом движении сталкиваются с ней и могут быть "захвачены" силами притяжения, возвращаясь в жидкое состояние. В состоянии равновесия число молекул, покидающих жидкость за единицу времени, в среднем равно числу молекул, возвращающихся в нее. Поэтому количество жидкости и пара остается неизменным, а пар над жидкостью является насыщенным.

Ответ: На кривой равновесия скорости процессов испарения и конденсации равны, что обеспечивает сосуществование жидкой и газообразной фаз.