Номер 7.69, страница 43 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 7. Испарение, конденсация, кипение - номер 7.69, страница 43.

Условие.

7.69. Как вызвать кипение воды, не нагревая ее?

Решение.

Кипение — это процесс интенсивного парообразования, который происходит не только с поверхности, но и по всему объему жидкости. Жидкость начинает кипеть при температуре, при которой давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению.

Обычно для того, чтобы заставить воду кипеть, мы ее нагреваем. При увеличении температуры давление насыщенного пара воды растет. Когда это давление достигает значения внешнего (атмосферного) давления, вода закипает. При нормальном атмосферном давлении ($p_{атм} \approx 101.3$ кПа) это происходит при температуре $100$ °C.

Чтобы вызвать кипение воды, не нагревая ее, то есть при постоянной температуре, необходимо уменьшать внешнее давление над ее поверхностью. Если поместить сосуд с водой, например, комнатной температуры (около $\text{20}$ °C) под купол вакуумного насоса и начать откачивать воздух, внешнее давление будет падать. Давление насыщенного пара воды при $\text{20}$ °C составляет примерно $2.34$ кПа. Как только внешнее давление достигнет этого значения, вода начнет бурно кипеть при комнатной температуре.

Стоит отметить, что для парообразования требуется энергия (удельная теплота парообразования). Поскольку внешнего нагрева нет, эта энергия будет отбираться у самой воды, в результате чего кипящая вода будет охлаждаться. При достаточно интенсивной откачке паров можно даже добиться замерзания воды в результате ее же кипения.

Ответ: Чтобы вызвать кипение воды, не нагревая ее, необходимо понизить внешнее давление над поверхностью воды до значения, равного давлению ее насыщенного пара при данной температуре.