Номер 4, страница 56 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 13. Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Вопросы - номер 4, страница 56.

Условие.

4. Почему при испарении температура жидкости понижается?

Решение.

3. От чего зависит скорость испарения жидкости?

Скорость испарения — это процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности жидкости. Скорость этого процесса зависит от нескольких ключевых факторов:

1. Температура жидкости. Чем выше температура жидкости, тем больше средняя кинетическая энергия ее молекул. Соответственно, большее количество молекул на поверхности будет обладать энергией, достаточной для преодоления сил межмолекулярного притяжения и перехода в газообразное состояние. Таким образом, с ростом температуры скорость испарения увеличивается.

2. Площадь поверхности жидкости. Испарение происходит с поверхности, поэтому чем больше площадь соприкосновения жидкости с воздухом, тем больше молекул могут одновременно покинуть жидкость. Например, вода, разлитая на столе, испарится гораздо быстрее, чем то же количество воды в стакане.

3. Движение воздуха над поверхностью (ветер). Ветер уносит молекулы пара, которые уже покинули поверхность жидкости. Это снижает концентрацию пара над жидкостью и уменьшает вероятность того, что молекулы вернутся обратно в жидкость (конденсируются). В результате чистое испарение ускоряется.

4. Род жидкости. Разные жидкости имеют разную летучесть, которая определяется силой межмолекулярного взаимодействия. Жидкости со слабыми связями между молекулами (например, спирт, ацетон, эфир) испаряются значительно быстрее, чем жидкости с сильными связями (например, вода или ртуть).

Ответ: Скорость испарения жидкости зависит от ее температуры, площади свободной поверхности, скорости движения воздуха над поверхностью (ветра) и от рода самой жидкости.

4. Почему при испарении температура жидкости понижается?

Температура вещества является макроскопической характеристикой, которая отражает среднюю кинетическую энергию хаотического движения его молекул. В любой жидкости молекулы движутся с различными скоростями.

В процессе испарения поверхность жидкости покидают только те молекулы, чья кинетическая энергия оказывается достаточной, чтобы преодолеть силы притяжения со стороны соседних молекул. Это означает, что жидкость теряет свои самые "быстрые", то есть наиболее энергичные молекулы.

Поскольку уходят самые "горячие" молекулы, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается. Снижение средней кинетической энергии и воспринимается как понижение температуры. Таким образом, испарение — это процесс, сопровождающийся поглощением энергии и, как следствие, охлаждением жидкости.

Ответ: При испарении жидкость покидают молекулы с наибольшей кинетической энергией. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, что и является причиной понижения температуры жидкости.

5. Каким образом удаётся предохранить спускаемые...

Вопрос, по всей видимости, касается защиты спускаемых космических аппаратов от перегрева при входе в плотные слои атмосферы Земли. Эта задача решается с помощью теплозащитных экранов, работающих по принципу абляции.

При торможении в атмосфере на гиперзвуковых скоростях перед аппаратом образуется ударная волна, сжимающая и нагревающая воздух до температуры в несколько тысяч градусов. Это тепло интенсивно передается корпусу аппарата.

Для защиты от перегрева спускаемый аппарат покрывают специальным теплозащитным материалом. При сильном нагреве этот материал не просто нагревается, а начинает плавиться и испаряться (или сублимировать, то есть переходить из твердого состояния сразу в газообразное). Процессы плавления и парообразования являются фазовыми переходами, требующими поглощения огромного количества энергии (так называемой скрытой теплоты плавления и парообразования). Эта энергия отбирается у раскаленного газа, окружающего аппарат, и расходуется на разрушение защитного слоя, а не на нагрев самого аппарата.

Кроме того, продукты испарения (газы) образуют защитный пограничный слой, который оттесняет горячую ударную волну от корпуса и дополнительно изолирует его от высоких температур. Таким образом, теплозащитный слой как бы "сгорает", унося с собой избыточное тепло и тем самым спасая аппарат и его содержимое.

Ответ: Спускаемые аппараты предохраняют от перегрева с помощью специальной теплозащитной оболочки. При входе в атмосферу эта оболочка нагревается, плавится и испаряется, поглощая при этом огромное количество тепла и унося его от корпуса аппарата.