Номер 871, страница 95 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 35. Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара. Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации - номер 871, страница 95.

Решение.

871. Решение

Суп остывает быстрее, если на него дуть, благодаря значительному ускорению двух процессов теплопередачи: испарения и конвекции.

Основная причина – это усиление испарения. С поверхности горячего супа постоянно испаряются наиболее быстрые молекулы воды. Для этого процесса, называемого парообразованием, требуется энергия, известная как удельная теплота парообразования ($\text{L}$). Эта энергия отбирается у оставшейся жидкости, что и вызывает её охлаждение. В спокойном состоянии над поверхностью супа образуется слой воздуха, который быстро нагревается и насыщается водяным паром. Этот насыщенный слой мешает дальнейшему интенсивному испарению, так как возникает динамическое равновесие: скорость испарения молекул с поверхности примерно равна скорости их конденсации обратно в жидкость.

Когда мы дуем на суп, мы потоком воздуха сдуваем этот тёплый и влажный пограничный слой. Его место занимает более холодный и, что более важно, сухой воздух из окружающей комнаты. В сухом воздухе концентрация водяного пара низка, поэтому процесс испарения резко ускоряется, чтобы достичь нового равновесия. Интенсивное испарение отнимает у супа значительно больше теплоты в единицу времени, что и является главным фактором быстрого остывания.

Второй важный процесс – это принудительная конвекция. Без обдува тепло от супа передается воздуху, который, нагреваясь, становится легче и медленно поднимается вверх. Это называется естественной конвекцией, и это довольно медленный процесс теплопередачи. Создавая поток воздуха, мы организуем принудительную конвекцию. Движущийся воздух гораздо эффективнее уносит тепло от поверхности супа, увеличивая скорость теплоотдачи в окружающую среду.

Таким образом, совместное действие усиленного испарения и принудительной конвекции приводит к тому, что суп остывает намного быстрее.

Ответ: Когда мы дуем на суп, мы сдуваем с его поверхности слой теплого и насыщенного водяным паром воздуха. Это приводит к двум эффектам: во-первых, резко ускоряется испарение, которое отнимает у супа большое количество теплоты. Во-вторых, создается принудительная конвекция (обдув), которая эффективнее уносит тепло, чем естественное движение воздуха. Сочетание этих двух факторов и вызывает быстрое охлаждение.