Номер 7.67, страница 43 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 7. Испарение, конденсация, кипение - номер 7.67, страница 43.

Условие.

7.67. Осторожно нагревая чистую воду, можно повысить ее температуру, например, до $110°C$ даже при нормальном атмосферном давлении. Почему же вода при этом не кипит?

Решение.

Кипение представляет собой процесс интенсивного парообразования, происходящий не только на поверхности, но и по всему объему жидкости. Для начала этого процесса необходимо формирование и рост пузырьков пара. Эти пузырьки зарождаются не спонтанно, а на так называемых центрах парообразования.

В обычной воде такими центрами служат микроскопические пузырьки растворенных газов (в основном, воздуха), мельчайшие твердые частицы-примеси, а также микротрещины и шероховатости на стенках сосуда. Именно в этих местах облегчается образование начальной фазы пара.

В условии задачи говорится о «чистой» воде, которую нагревают «осторожно». Это означает, что вода дегазирована, очищена от примесей, а нагрев производится в гладкой посуде и без внешних сотрясений. В таких условиях готовых центров парообразования практически нет. Для образования пузырька «с нуля» в однородной жидкости требуется преодолеть значительные силы поверхностного натяжения, что энергетически невыгодно.

Поэтому жидкость можно нагреть до температуры, превышающей ее нормальную температуру кипения (100 °C для воды при нормальном атмосферном давлении), и она не закипит. Такое состояние жидкости называется перегретым. Это состояние является неустойчивым (метастабильным), и любое возмущение, например, встряхивание, бросание в воду крупинки соли или даже просто звуковая волна, может вызвать мгновенное, взрывное вскипание.

Ответ: Вода не кипит при температуре выше 100 °C при нормальном давлении, потому что в чистой, лишенной примесей и растворенных газов воде отсутствуют центры парообразования. Без этих центров образование пузырьков пара затруднено, и жидкость может перейти в перегретое состояние.