Номер 7, страница 72, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 8. Парообразование и конденсация - номер 7, страница 72.

Условие.

7. Выделяется ли при конденсации пара такое же количество теплоты, какое поглощается при испарении такой же массы жидкости? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

Да, при конденсации пара выделяется точно такое же количество теплоты, какое поглощается при испарении такой же массы жидкости. Это можно обосновать, рассмотрев процессы испарения и конденсации с точки зрения молекулярной физики и закона сохранения энергии.

Испарение — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Чтобы молекулы жидкости покинули ее поверхность и стали молекулами пара, им необходимо преодолеть силы межмолекулярного притяжения и совершить работу против этих сил. Для этого требуется энергия, которая подводится к жидкости извне. Эта энергия идет на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при постоянной температуре, называется теплотой парообразования и рассчитывается по формуле: $Q_{исп} = L \cdot m$, где $\text{L}$ — удельная теплота парообразования, а $\text{m}$ — масса вещества.

Конденсация — это обратный процесс, при котором вещество переходит из газообразного состояния в жидкое. Молекулы пара, сближаясь и образуя жидкость, возвращаются в сферу действия сил межмолекулярного притяжения. При этом их потенциальная энергия уменьшается, а избыток энергии выделяется в виде тепла. Этот процесс является экзотермическим (с выделением тепла).

Согласно закону сохранения энергии, энергия не может возникнуть из ничего или исчезнуть бесследно. Поскольку конденсация является процессом, строго обратным испарению, то количество энергии, которое выделяется при переходе определенной массы вещества из пара в жидкость, должно быть в точности равно количеству энергии, которое поглощается при переходе той же массы вещества из жидкости в пар. Следовательно, удельная теплота конденсации по своему числовому значению равна удельной теплоте парообразования, и количество выделившейся теплоты $Q_{конд}$ равно количеству поглощенной теплоты $Q_{исп}$.

Ответ: Да, при конденсации пара выделяется такое же количество теплоты, какое поглощается при испарении той же массы жидкости. Это следует из закона сохранения энергии, так как испарение и конденсация — это два взаимообратных физических процесса: для испарения требуется энергия на преодоление межмолекулярных связей, а при конденсации эта же энергия выделяется при образовании связей.