💡 вопрос, страница 101 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Глава 2. Экспериментальная работа с веществами. §15. Нагревание. Вопросы по тексту - страница 101.

Условие.

Вы узнали о способах нагревания. А как охлаждают вещества?

Решение.

Решение 2.

Охлаждение веществ, как и нагревание, происходит за счет теплообмена, но в обратном направлении. Если при нагревании тело получает энергию от более горячего источника, то при охлаждении оно отдает свою внутреннюю энергию более холодному телу или окружающей среде. Этот процесс продолжается до тех пор, пока их температуры не выровняются. Существует несколько основных способов охлаждения веществ, которые основаны на разных физических принципах.

Теплообмен с более холодной средой (теплопроводность, конвекция, излучение)

Это наиболее распространенный способ охлаждения, который включает три механизма передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому:

• Теплопроводность: передача тепла при непосредственном контакте. Чтобы охладить предмет, его приводят в соприкосновение с чем-то более холодным. Например, если опустить горячую ложку в стакан с холодной водой, ложка отдаст свое тепло воде и остынет.
• Конвекция: передача тепла потоками жидкости или газа. Горячий предмет нагревает окружающий воздух (или жидкость). Нагретый воздух становится легче и поднимается вверх, а на его место приходит более холодный. Этот процесс можно ускорить, создав принудительный поток, например, с помощью вентилятора. Так работают системы охлаждения в компьютерах и радиаторы автомобилей.
• Излучение: все тела, температура которых выше абсолютного нуля ($-273.15$ °C), испускают тепловое (инфракрасное) излучение. Горячее тело излучает больше энергии, чем поглощает от более холодных окружающих объектов, и за счет этого остывает. Например, Земля ночью остывает, излучая тепло в космос.

Ответ: Вещества охлаждаются путем передачи тепла более холодной среде через прямой контакт (теплопроводность), с помощью потоков жидкости или газа (конвекция) или путем испускания теплового излучения.

Испарение и кипение

Этот способ основан на фазовом переходе вещества из жидкого состояния в газообразное. Для испарения или кипения жидкости требуется энергия, которая называется удельной теплотой парообразования. Эта энергия забирается у самой жидкости и окружающих ее тел, что приводит к их охлаждению. Чем интенсивнее испарение, тем сильнее эффект охлаждения.

• Пример из жизни: когда человек потеет, испарение пота с поверхности кожи забирает тепло и охлаждает тело.
• Технический пример: в холодильниках и кондиционерах используется специальное вещество (хладагент), которое кипит при низкой температуре внутри системы, отбирая тепло из камеры холодильника, а затем снова сжижается снаружи, отдавая тепло в окружающую среду.

Ответ: Вещества можно охладить, используя процесс испарения или кипения, так как для этого фазового перехода требуется энергия, которая отбирается у охлаждаемого объекта.

Адиабатическое расширение газов

Когда сжатый газ быстро расширяется, он совершает работу против внешних сил, расталкивая окружающую среду. Если при этом нет притока тепла извне (такой процесс называется адиабатическим), то на совершение этой работы тратится внутренняя энергия самого газа. Уменьшение внутренней энергии приводит к понижению его температуры.

• Пример: баллончик с аэрозолем становится холодным при распылении содержимого, так как находящийся под давлением газ резко расширяется на выходе.
• Этот принцип используется в криогенной технике для получения очень низких температур и сжижения газов, таких как азот или гелий.

Ответ: Охлаждение веществ возможно за счет резкого (адиабатического) расширения газа, при котором он совершает работу за счет своей внутренней энергии, что ведет к падению его температуры.