Номер 4, 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 4, страница 242.

Условие.

Решение.

Решение 3.

При каких условиях начинается кипение?

Кипение — это процесс интенсивного парообразования, который происходит по всему объёму жидкости. Для его начала необходимо одновременное выполнение нескольких условий. Во-первых, жидкость должна быть нагрета до определённой температуры, называемой температурой кипения. Для каждой жидкости при заданном давлении эта температура своя. Во-вторых, давление насыщенного пара внутри образующихся в жидкости пузырьков должно стать равным или немного превысить внешнее давление (например, атмосферное), действующее на поверхность жидкости. Только в этом случае пузырьки пара могут существовать, расти в объёме и подниматься на поверхность. В-третьих, для поддержания процесса кипения к жидкости необходимо непрерывно подводить теплоту, так как фазовый переход из жидкого состояния в газообразное требует значительных затрат энергии. Наконец, в жидкости должны присутствовать центры парообразования — это могут быть мельчайшие растворённые пузырьки газа, частицы примесей или микроскопические неровности на стенках сосуда, которые способствуют началу формирования пузырьков пара.

Ответ: Кипение начинается при достижении жидкостью температуры кипения, при которой давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению, и при условии непрерывного подвода тепла и наличия центров парообразования.

На что расходуется при кипении подводимое к жидкости тепло с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

С точки зрения молекулярно-кинетической теории (МКТ), температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул. Во время кипения температура жидкости и пара над ней остаётся постоянной. Это означает, что средняя кинетическая энергия молекул не увеличивается. Следовательно, вся подводимая к кипящей жидкости энергия (называемая теплотой парообразования) расходуется не на увеличение скорости движения молекул, а на другие процессы.

Эта энергия идёт, в первую очередь, на преодоление сил межмолекулярного притяжения, удерживающих молекулы вместе в жидком состоянии. Для того чтобы вырвать молекулу из жидкости и перевести её в пар, необходимо совершить работу против этих сил. В результате этой работы увеличивается потенциальная энергия взаимодействия молекул, так как в газообразном состоянии они находятся на значительно больших расстояниях друг от друга.

Во-вторых, часть подводимой энергии расходуется на совершение работы против сил внешнего давления. При переходе из жидкого состояния в газообразное вещество значительно увеличивается в объёме. Растущие пузырьки пара расширяются, вытесняя окружающую жидкость, и тем самым совершают работу против внешнего давления.

Ответ: С точки зрения МКТ, подводимое при кипении тепло расходуется на преодоление сил межмолекулярного притяжения (то есть на увеличение потенциальной энергии молекул) и на совершение работы против внешнего давления при расширении пара.