Теоретическое исследование, страница 84 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Агрегатные состояния вещества. Параграф 24. Кипение. Удельная теплота парообразования. Вопросы - страница 84.

Условие.

Теоретическое исследование

Жидкость, не имеющую примесей и мельчайших пузырьков газа, можно нагреть до температуры, превышающей температуру кипения при заданном внешнем давлении. Такую жидкость называют перегретой. Если в перегретую жидкость всыпать, например, порошок мела, то начинается её бурное кипение, напоминающее взрыв.
Почему наблюдается бурное кипение перегретой жидкости?

Решение.

Кипение представляет собой процесс интенсивного парообразования, который происходит не только с поверхности жидкости, но и по всему её объёму. Для образования пузырьков пара внутри жидкости необходимы так называемые центры парообразования. Такими центрами являются микроскопические пузырьки газа, взвешенные в жидкости, микронеровности и поры на стенках сосуда, а также частицы примесей.

Перегретая жидкость — это чистая жидкость без примесей и растворённых газов, нагретая до температуры, превышающей её температуру кипения при данном внешнем давлении. В таком состоянии жидкость находится в метастабильном равновесии: она готова кипеть, но у неё нет "зародышей" для образования пузырьков пара. Давление насыщенного пара в ней уже больше внешнего давления, но поверхностное натяжение мешает образованию пузырьков "с нуля".

Когда в такую перегретую жидкость всыпают, например, порошок мела, его частицы вносят в жидкость огромное количество центров парообразования. На поверхности этих частиц, в их микропорах и трещинах содержится воздух, который и служит "затравкой" для формирования пузырьков. Поскольку вся масса жидкости уже перегрета и готова к кипению, процесс парообразования начинается мгновенно и одновременно на всех внесённых частицах по всему объёму. Это приводит к лавинообразному образованию пара, резкому увеличению объёма и, как следствие, к бурному, взрывоподобному вскипанию.

Ответ: Бурное кипение перегретой жидкости при добавлении примесей (например, порошка мела) наблюдается потому, что эти примеси служат центрами парообразования, которых не было в чистой жидкости. Поскольку вся жидкость уже имеет температуру выше точки кипения, внесение множества таких центров вызывает мгновенный и одновременный переход жидкости в пар по всему объёму, что и выглядит как взрыв.