Номер 547, страница 74 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

547. Удельная теплота парообразования эфира значительно меньше удельной теплоты парообразования воды. Почему же смоченная эфиром рука ощущает более сильное охлаждение, чем при смачивании ее водой?

Решение

Ощущение охлаждения при испарении жидкости с поверхности кожи возникает из-за того, что процесс парообразования (переход из жидкого состояния в газообразное) требует затрат энергии. Эту энергию, называемую теплотой парообразования, жидкость забирает у поверхности, с которой она испаряется, в данном случае — у кожи руки, что и приводит к её охлаждению.

Количество теплоты $Q$, которое поглощается при испарении массы жидкости $m$, рассчитывается по формуле: $Q = L \cdot m$ где $L$ — удельная теплота парообразования.

Однако интенсивность ощущения холода зависит не от общего количества поглощенной теплоты, а от скорости этого процесса, то есть от мощности охлаждения — количества теплоты, отводимого от руки в единицу времени.

В условии сказано, что удельная теплота парообразования эфира ($L_{эфира}$) значительно меньше, чем у воды ($L_{воды}$). Это означает, что для испарения одинаковой массы эфира требуется меньше тепла, чем для испарения такой же массы воды.

Ключевое различие между эфиром и водой заключается в их летучести. Эфир — очень летучая жидкость, что означает, что он испаряется гораздо быстрее воды при одинаковых условиях. Это связано с его низкой температурой кипения (около 34,6 °C) и слабыми межмолекулярными силами. Вода, напротив, имеет сильные водородные связи между молекулами и высокую температуру кипения (100 °C), поэтому испаряется значительно медленнее.

Таким образом, хотя каждый грамм испаряющегося эфира забирает меньше тепла, чем грамм воды, скорость испарения эфира настолько высока, что за одно и то же время испаряется гораздо большая его масса. В результате суммарное количество тепла, отводимое от кожи в единицу времени, для эфира оказывается значительно больше, чем для воды. Именно эта высокая скорость отвода тепла и создает более сильное и резкое ощущение охлаждения.

Ответ: Несмотря на то что удельная теплота парообразования эфира меньше, чем у воды, эфир испаряется с поверхности кожи значительно быстрее. Из-за высокой скорости испарения эфир отводит тепло от руки за единицу времени более интенсивно, чем медленно испаряющаяся вода, что и вызывает более сильное ощущение охлаждения.