Номер 42.10, страница 159 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 42. Испарение и конденсация. Кипение. Глава 6. Тепловые явления - номер 42.10, страница 159.

42.10 [1105] Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?

Решение

Сырые дрова горят хуже сухих из-за большого количества воды, содержащейся в их структуре. Процесс горения древесины — это химическая реакция окисления, которая требует для своего начала и поддержания определённой высокой температуры (температуры воспламенения). Наличие воды в дровах создаёт несколько препятствий для этого процесса.

1. Поглощение энергии на нагрев и испарение. Прежде чем сама древесина сможет нагреться до температуры воспламенения (около 250–300°C), вся вода в ней должна сначала нагреться до температуры кипения (100°C), а затем полностью испариться, превратившись в пар. На эти процессы тратится значительное количество тепловой энергии. Количество теплоты, необходимое для нагрева и испарения воды массой $m_в$, можно описать суммой: $Q = c_в m_в (100 - t_0) + L m_в$, где $c_в$ — удельная теплоёмкость воды, $L$ — удельная теплота парообразования, а $t_0$ — начальная температура дров.

2. Высокая удельная теплота парообразования воды. Удельная теплота парообразования воды ($L$) имеет очень высокое значение, примерно $2,26 \cdot 10^6$ Дж/кг. Это означает, что для превращения 1 кг жидкой воды в пар требуется огромное количество энергии. Эта энергия отбирается непосредственно у пламени, не позволяя древесине достичь температуры, необходимой для устойчивого горения.

3. Охлаждение зоны горения. Интенсивный процесс испарения воды приводит к сильному охлаждению поверхности дров. Образующийся водяной пар, улетучиваясь, также уносит с собой тепло. В результате температура в зоне горения может упасть ниже температуры воспламенения, что приводит к неполному сгоранию (тлению), которое сопровождается выделением большого количества дыма, или вовсе к затуханию огня.

В отличие от сырых, сухие дрова содержат минимальное количество влаги. Поэтому почти вся энергия от начального источника тепла идет на разогрев самой древесины до температуры воспламенения и на поддержание эффективного горения, которое выделяет максимум тепла и света.

Ответ: Сырые дрова горят хуже, так как значительная часть тепловой энергии, выделяемой в процессе горения, расходуется на нагрев и испарение содержащейся в них воды. Испарение воды — очень энергозатратный процесс, который охлаждает древесину ниже температуры воспламенения и препятствует поддержанию стабильного огня.