Номер 5.3, страница 14 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях. Параграф 5. Агрегатные состояния вещества - номер 5.3, страница 14.

Условие.

5.3 [86] Могут ли быть в жидком состоянии кислород, азот?

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Да, кислород и азот, которые при обычных условиях (комнатная температура и атмосферное давление) являются газами, могут быть переведены в жидкое агрегатное состояние. Это возможно при соблюдении определённых температурных и барических (связанных с давлением) условий.

Любое вещество может существовать в трёх основных агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом. Переход из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией. Для того чтобы газ сконденсировался в жидкость, его необходимо охладить ниже определённой температуры, называемой температурой кипения (или температурой конденсации) при данном давлении.

Температуры кипения кислорода и азота при нормальном атмосферном давлении ($1 \text{ атм} \approx 101325 \text{ Па}$) очень низкие:

• Для азота ($N_2$) температура кипения составляет $T_{\text{кип}} \approx -195.8^\circ \text{C}$ (или $77.35 \text{ K}$).
• Для кислорода ($O_2$) температура кипения составляет $T_{\text{кип}} \approx -183.0^\circ \text{C}$ (или $90.15 \text{ K}$).

Важным понятием также является критическая температура ($T_{кр}$). Это температура, выше которой вещество не может существовать в жидком состоянии, каким бы высоким ни было давление. Для сжижения газа его необходимо охладить ниже его критической температуры.

• Критическая температура азота: $T_{кр} \approx -147^\circ \text{C}$ (или $126.2 \text{ K}$).
• Критическая температура кислорода: $T_{кр} \approx -118.6^\circ \text{C}$ (или $154.6 \text{ K}$).

Поскольку комнатная температура (около $20^\circ \text{C}$) значительно выше критических температур и кислорода, и азота, их невозможно сжижить одним лишь повышением давления. Требуется предварительное сильное охлаждение. Процесс сжижения газов, таких как азот и кислород, широко используется в промышленности и научных исследованиях. Полученные жидкий азот и жидкий кислород хранятся в специальных сосудах Дьюара.

Ответ: Да, кислород и азот могут быть в жидком состоянии при достаточно низких температурах (ниже их температур кипения: $-183^\circ \text{C}$ для кислорода и $-195.8^\circ \text{C}$ для азота при нормальном атмосферном давлении).