Номер 42.19, страница 160 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 42. Испарение и конденсация. Кипение. Глава 6. Тепловые явления - номер 42.19, страница 160.

42.19 [н] Устройство кофеварки, действующей по принципу природного гейзера, представлено на рисунке VI-22. Воду наливают в сосуд $A$, молотый кофе насыпают в ситечко, сосуды $A$ и $B$ герметично соединяют и подогревают воду. Каким «чудесным» образом вода перемещается из $A$ в $B$, становясь заваренным кофе?

Молотый кофе

$B$

$A$

Ситечко

Воронка

Рис. VI-22

Решение

Принцип работы гейзерной кофеварки основан на фундаментальных законах физики, в частности на свойствах воды при нагревании и изменении её агрегатного состояния. «Чудесное» перемещение воды из нижнего сосуда А в верхний сосуд В происходит следующим образом:

1. Когда вода в нижнем, герметично закрытом сосуде А нагревается, её температура повышается. При достижении температуры кипения (около $100^\circ C$ при нормальном давлении) вода начинает интенсивно испаряться, превращаясь в водяной пар.

2. Образовавшийся водяной пар занимает объем в сотни раз больший, чем жидкая вода, из которой он получился. Так как пар находится в замкнутом пространстве сосуда А, его давление резко возрастает.

3. Это высокое давление пара давит на поверхность оставшейся в сосуде А жидкой воды. Единственный путь для выхода воды под этим давлением — вверх по трубке воронки.

4. Горячая вода под давлением поднимается по трубке, проходит сквозь ситечко с молотым кофе. Просачиваясь через кофейный порошок, вода заваривает его, насыщаясь вкусом и ароматом.

5. Получившийся заваренный кофе продолжает свой путь вверх по трубке и изливается в верхний сосуд В. Этот процесс продолжается до тех пор, пока практически вся вода из нижнего сосуда не переместится в верхний. Характерный шипящий звук в конце процесса сигнализирует о том, что в нижнем сосуде остался в основном пар, который и выходит через трубку.

Таким образом, перемещение воды — это не чудо, а результат работы, совершаемой давлением пара, выталкивающего воду.

Ответ: Вода перемещается из сосуда А в сосуд В под действием высокого давления водяного пара, который образуется при кипении воды в герметично закрытом нижнем резервуаре А. Давление пара выталкивает горячую воду вверх через воронку с молотым кофе, и в результате заваренный кофе собирается в верхнем резервуаре В.