Номер 7.54, страница 42 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 7. Испарение, конденсация, кипение - номер 7.54, страница 42.

Условие.

7.54. Будет ли кипеть вода в стакане, плавающем в сосуде с кипящей водой (рис. 27)?

Рис. 27

Решение.

Решение

Для того чтобы жидкость закипела, необходимо выполнение двух фундаментальных условий:

1. Жидкость должна достичь своей температуры кипения. Для воды при нормальном атмосферном давлении эта температура составляет $100^{\circ}\text{C}$.

2. После достижения температуры кипения к жидкости должен продолжать поступать поток тепловой энергии. Эта энергия, называемая удельной теплотой парообразования, расходуется не на дальнейшее повышение температуры, а на процесс фазового перехода — превращение жидкости в пар по всему объему.

В рассматриваемой установке большой сосуд с водой подогревается, и вода в нем кипит. Это означает, что температура воды в большом сосуде равна температуре кипения, то есть $100^{\circ}\text{C}$.

Стакан с водой, помещенный в этот сосуд, находится в тепловом контакте с кипящей водой. За счет теплообмена вода в стакане будет нагреваться. Температура воды в стакане будет расти до тех пор, пока не сравняется с температурой окружающей ее среды — кипящей воды в сосуде. Таким образом, вода в стакане нагреется до $100^{\circ}\text{C}$. Первое условие кипения будет выполнено.

Однако, как только температура воды в стакане достигнет $100^{\circ}\text{C}$, она станет равной температуре воды в большом сосуде. Теплообмен между телами возможен только при наличии разности температур. Поскольку разность температур между водой в сосуде и водой в стакане исчезнет (станет равной нулю), передача теплоты от сосуда к стакану прекратится.

Следовательно, второе условие для кипения — непрерывный подвод энергии для парообразования — для воды в стакане выполняться не будет. Вся теплота от нагревателя будет идти на поддержание кипения воды в большом сосуде, но не будет передаваться воде в стакане.

Ответ: Нет, вода в стакане, плавающем в сосуде с кипящей водой, кипеть не будет. Она сможет лишь нагреться до температуры кипения ($100^{\circ}\text{C}$), но для самого процесса кипения необходим дальнейший подвод теплоты, который станет невозможным из-за отсутствия разности температур между водой в стакане и водой в окружающем сосуде.