Номер 21.2, страница 48 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 21.2, страница 48.

Условие.

Задание 21.2. Во время кипения в воде образуются пузырьки. Ответьте на вопросы.

Что находится в пузырьках?

Откуда в пузырьки попадает воздух и водяной пар?

Какая сила заставляет пузырьки подниматься вверх?

Почему возникает шум перед закипанием воды?

Решение.

Что находится в пузырьках?

В начале процесса нагревания воды пузырьки содержат в основном воздух, который был растворен в воде. Растворимость газов в воде уменьшается с повышением температуры, поэтому воздух выделяется, образуя пузырьки. По мере приближения к температуре кипения, вода начинает интенсивно испаряться внутрь этих воздушных пузырьков. Таким образом, во время кипения пузырьки состоят преимущественно из насыщенного водяного пара, а также содержат небольшое количество остаточного воздуха.

Ответ: В пузырьках находится преимущественно насыщенный водяной пар и, в меньшей степени, воздух, который ранее был растворен в воде.

---

Откуда в пузырьки попадает воздух и водяной пар?

Воздух попадает в пузырьки из самой воды. В обычной воде всегда растворены газы из атмосферы (воздух). При нагревании их растворимость падает, и "лишний" газ собирается в микроскопические пузырьки, которые обычно образуются на стенках и дне сосуда. Водяной пар образуется в результате испарения воды с внутренней поверхности этих же пузырьков. Наиболее интенсивное испарение происходит у горячего дна сосуда, где вода переходит из жидкого состояния в газообразное (пар).

Ответ: Воздух попадает в пузырьки из-за уменьшения его растворимости в воде при нагревании, а водяной пар — в результате испарения воды с внутренней поверхности этих пузырьков.

---

Какая сила заставляет пузырьки подниматься вверх?

Пузырьки, наполненные водяным паром и воздухом, имеют значительно меньшую плотность, чем окружающая их жидкая вода. Согласно закону Архимеда, на любое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Эта сила называется архимедовой силой. Поскольку плотность содержимого пузырька $ \rho_{пара} $ намного меньше плотности воды $ \rho_{воды} $, выталкивающая сила $ F_{А} = \rho_{воды} \cdot g \cdot V $, действующая на пузырек, оказывается значительно больше силы тяжести $ F_{тяж} = \rho_{пара} \cdot g \cdot V $, действующей на него. Возникающая в результате этого равнодействующая сила направлена вертикально вверх и заставляет пузырек всплывать на поверхность.

Ответ: Пузырьки заставляет подниматься вверх выталкивающая сила (сила Архимеда).

---

Почему возникает шум перед закипанием воды?

Шум, который слышен перед закипанием, возникает из-за процесса образования и последующего схлопывания (конденсации) пузырьков пара. У дна сосуда, где нагрев максимален, вода достигает температуры кипения раньше, чем в верхних слоях. Образующиеся у дна пузырьки с паром начинают подниматься. Попадая в более холодные верхние слои воды, пар в пузырьках быстро конденсируется, превращаясь обратно в воду. Пузырек резко уменьшается в объеме — схлопывается. Окружающая вода устремляется в образовавшуюся пустоту, и этот процесс, повторяющийся для множества пузырьков, создает характерный шипящий звук. Когда вся масса воды прогреется до температуры кипения, пузырьки перестанут схлопываться, будут достигать поверхности и лопаться, что создает уже другой, более глухой "булькающий" звук кипения.

Ответ: Шум возникает из-за того, что пузырьки водяного пара, образующиеся на горячем дне, поднимаются в более холодные верхние слои воды и там резко схлопываются (конденсируются).