Номер 10.22, страница 58 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Молекулярная физика. 10. Пары, жидкости и твердые тела - номер 10.22, страница 58.

Условие.

10.22. Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?

Решение.

Решение 2.

Решение

Кипение — это интенсивный процесс парообразования, который происходит во всём объёме жидкости при достижении определённой температуры, называемой температурой кипения. Для того чтобы жидкость кипела, необходимо выполнение двух условий:

1. Жидкость должна быть нагрета до температуры кипения. Для воды при нормальном атмосферном давлении эта температура составляет $100^\circ C$.

2. К жидкости необходимо непрерывно подводить теплоту. Эта энергия, называемая удельной теплотой парообразования, расходуется не на дальнейшее повышение температуры, а на фазовый переход — превращение воды в пар.

В рассматриваемой ситуации большая кастрюля с водой стоит на источнике тепла (например, на плите), и вода в ней кипит. Это означает, что температура воды в большой кастрюле поддерживается на уровне $100^\circ C$.

Маленькая кастрюля с водой плавает в этой кипящей воде. Тепло от кипятка в большой кастрюле передается воде в маленькой кастрюле. В результате этого теплообмена вода в маленькой кастрюле может нагреться до температуры окружающей её среды, то есть до $100^\circ C$. Таким образом, первое условие для кипения будет выполнено.

Однако теплообмен между телами возможен только при наличии разности температур. Как только температура воды в маленькой кастрюле достигнет $100^\circ C$, она сравняется с температурой воды в большой кастрюле. Разность температур между ними станет равна нулю ($ \Delta T = 100^\circ C - 100^\circ C = 0 $). При отсутствии разности температур теплопередача от большой кастрюли к маленькой прекратится.

Поскольку прекратится подвод тепла, вода в маленькой кастрюле не сможет получить дополнительную энергию, необходимую для парообразования. Следовательно, второе условие для кипения выполняться не будет. Вода во внутренней кастрюле достигнет температуры кипения, но сам процесс кипения (образование пузырьков пара в объёме жидкости) не начнётся.

Ответ: Нет, вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой, кипеть не будет. Она лишь нагреется до температуры кипения ($100^\circ C$), но не сможет получить дополнительную энергию (теплоту парообразования) для начала самого процесса кипения, так как для этого необходима разность температур, которая в данном случае будет отсутствовать.