Номер 3, страница 242 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 72. Давление насыщенного пара. Глава 11. Взаимные превращения жидкостей и газов - номер 3, страница 242.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Это интересное физическое явление связано с процессом образования и поведением пузырьков пара в воде при различных температурах.

Когда чайник начинает нагревать воду, в первую очередь нагреваются нижние слои, контактирующие с нагревательным элементом. В этих самых горячих местах начинают образовываться маленькие пузырьки пара. Этот процесс называется зарождением пузырьков.

Основной шум, который мы слышим, возникает не из-за образования пузырьков, а из-за их разрушения. Образовавшись у горячего дна, пузырьки пара начинают подниматься вверх. Однако верхние слои воды еще холодные (их температура ниже температуры кипения $100^\circ\text{C}$). Попадая в эту более холодную среду, пар внутри пузырьков быстро конденсируется, снова превращаясь в жидкую воду. Из-за этого пузырек резко схлопывается (происходит имплозия). Одновременное схлопывание тысяч таких пузырьков и создает характерный шипящий или гудящий звук. Этот процесс в некотором роде аналогичен явлению кавитации.

Когда весь объем воды прогревается до температуры, близкой к кипению, температура по всему чайнику выравнивается. Теперь пузырьки пара, поднимающиеся со дна, уже не попадают в холодную среду. Они больше не схлопываются на полпути, а благополучно достигают поверхности воды. Поскольку основной источник шума — схлопывание пузырьков — исчезает, чайник на короткое время «затихает».

Сразу после этого затишья начинается активное кипение: пузырьки в большом количестве достигают поверхности и лопаются, что создает уже другой звук — бульканье.

Ответ: Шум при нагревании воды в чайнике создается за счет быстрого схлопывания (конденсации) пузырьков пара при их попадании из горячих нижних слоев воды в более холодные верхние. Непосредственно перед закипанием вся вода в чайнике прогревается до температуры кипения, пузырьки перестают схлопываться и достигают поверхности, из-за чего основной источник шума исчезает и чайник "затихает".