Экспериментальное исследование, страница 88 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Агрегатные состояния вещества. Параграф 25. Влажность воздуха. Вопросы - страница 88.

Условие.

Экспериментальное исследование

Постепенно охлаждая воду в металлическом стакане кусочками льда, можно наблюдать, что стенки стакана начинают запотевать.

а) Как при этом изменяются (увеличиваются или уменьшаются): температура водяного пара у поверхности воды в стакане; плотность этого пара?

б) Почему конденсируется пар на стенках стакана?

Решение.

а) При постепенном охлаждении воды в стакане температура её поверхностного слоя понижается. Водяной пар, который находится непосредственно над поверхностью воды внутри стакана, находится с ней в тепловом равновесии, поэтому его температура также уменьшается. Этот пар является насыщенным (или близким к насыщенному). Плотность и давление насыщенного пара напрямую зависят от его температуры: чем ниже температура, тем меньше плотность насыщенного пара. Это происходит потому, что при более низкой температуре уменьшается кинетическая энергия молекул воды, и меньшему их числу удается преодолеть силы притяжения и покинуть жидкость, то есть интенсивность испарения падает.
Ответ: температура водяного пара у поверхности воды в стакане уменьшается; плотность этого пара уменьшается.

б) Запотевание, то есть конденсация пара, происходит на внешней поверхности металлического стакана. Это связано со следующими процессами:
1. Лед охлаждает воду в стакане.
2. Поскольку стакан металлический, он обладает высокой теплопроводностью, и его внешние стенки быстро охлаждаются до температуры, близкой к температуре воды (около $0^\circ \text{C}$).
3. В окружающем воздухе всегда содержится водяной пар. Обычно этот пар является ненасыщенным.
4. Когда теплый воздух из комнаты соприкасается с холодной внешней стенкой стакана, прилегающий к ней тонкий слой воздуха резко охлаждается.
5. При охлаждении влажного воздуха его относительная влажность увеличивается. Когда температура этого слоя воздуха опускается до определенного значения, называемого точкой росы, пар в нем становится насыщенным.
6. Если температура стенки стакана равна или ниже точки росы, то «избыточный» пар конденсируется на холодной поверхности, образуя крошечные капельки воды, которые мы и видим как запотевание.
Ответ: Водяной пар, содержащийся в окружающем воздухе, конденсируется на холодных внешних стенках стакана, так как их температура опускается ниже точки росы для этого воздуха.