Номер 4, страница 60 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 14. Кипение. Вопросы - номер 4, страница 60.

Условие.

4. Где кипящая вода горячее: на уровне моря, на вершине горы или в глубокой шахте?

Решение.

1. Кипение — это физический процесс интенсивного парообразования, происходящий во всём объёме жидкости при достижении ею определённой температуры, называемой температурой кипения. В отличие от испарения, которое происходит с поверхности жидкости при любой температуре, кипение характеризуется образованием и ростом пузырьков пара внутри самой жидкости. Этот процесс начинается, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению (например, атмосферному). Вся подводимая к жидкости тепловая энергия в процессе кипения расходуется не на её нагрев, а на превращение в пар (фазовый переход).

Ответ: Кипение — это интенсивный процесс парообразования, который происходит во всем объеме жидкости при определенной, постоянной для данного давления, температуре.

2. Шум, который мы слышим перед началом бурного кипения, возникает из-за образования и последующего схлопывания пузырьков пара. Нагрев обычно происходит снизу, поэтому придонные слои воды нагреваются первыми и в них начинают образовываться пузырьки пара. Эти пузырьки, будучи легче окружающей воды, начинают подниматься вверх, где слои воды ещё не достигли температуры кипения и являются более холодными. Попадая в холодную воду, пар внутри пузырьков быстро конденсируется, снова превращаясь в жидкость. Из-за этого пузырьки резко схлопываются (происходит своего рода микровзрыв, направленный внутрь). Одновременное схлопывание множества таких пузырьков и создаёт характерный шум. Когда вся вода прогреется до температуры кипения, пузырьки перестают схлопываться и, достигая поверхности, лопаются, что создаёт уже другой звук — бульканье.

Ответ: Шум возникает из-за схлопывания (конденсации) пузырьков пара, которые образуются у горячего дна и, поднимаясь, попадают в более холодные верхние слои воды.

3. Нет, в процессе кипения при постоянном внешнем давлении температура жидкости не увеличивается. После того как жидкость достигает температуры кипения, вся подводимая к ней тепловая энергия идёт не на увеличение кинетической энергии её молекул (что соответствует повышению температуры), а на их отрыв друг от друга и переход из жидкого состояния в газообразное. Эта энергия называется удельной теплотой парообразования. Таким образом, пока вся жидкость не выкипит, её температура будет оставаться постоянной и равной температуре кипения.

Ответ: Нет, в процессе кипения температура жидкости остается постоянной.

4. Температура кипения воды напрямую зависит от внешнего давления: чем выше давление, тем выше температура кипения. Рассмотрим три указанных места:

• На вершине горы атмосферное давление ниже, чем на уровне моря, так как столб воздуха над поверхностью меньше. Поэтому вода там закипит при температуре ниже 100°C.
• На уровне моря давление принимается за нормальное атмосферное, и вода кипит при 100°C.
• В глубокой шахте давление выше, чем на уровне моря, так как столб воздуха над поверхностью больше. Следовательно, для кипения воде потребуется нагреться до температуры выше 100°C.

Таким образом, самая высокая температура кипящей воды будет в глубокой шахте.

Ответ: Кипящая вода горячее в глубокой шахте, так как там самое высокое атмосферное давление.

5. Принцип действия кастрюли-скороварки основан на зависимости температуры кипения от давления. Скороварка представляет собой герметично закрывающуюся ёмкость. При нагревании вода в ней испаряется, и образующийся пар не может выйти наружу. В результате давление внутри кастрюли значительно возрастает, становясь выше атмосферного. Как было объяснено в предыдущем пункте, повышение давления приводит к увеличению температуры кипения воды. Вода в скороварке кипит не при 100°C, а при более высокой температуре (например, 120–125°C). Поскольку химические реакции, включая те, что происходят при приготовлении пищи, значительно ускоряются при повышении температуры, еда в скороварке готовится намного быстрее, чем в обычной кастрюле.

Ответ: Принцип действия основан на том, что в герметично закрытом объеме создается повышенное давление пара, что приводит к повышению температуры кипения воды и, как следствие, к ускорению приготовления пищи.