Номер 10.24, страница 58 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Молекулярная физика. 10. Пары, жидкости и твердые тела - номер 10.24, страница 58.

Условие.

10.24*. Можно ли расплавить свинец в воде?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Температура плавления свинца: $T_{пл.свинца} = 327,5 °C$

Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении ($P_{атм} \approx 10^5$ Па): $T_{кип.воды} = 100 °C$

Найти:

Можно ли расплавить свинец в воде?

Решение:

Для того чтобы расплавить свинец, его необходимо нагреть до температуры плавления, которая составляет $327,5 °C$.

Рассмотрим два случая.

1. При нормальном атмосферном давлении.

Если поместить свинец в открытый сосуд с водой и нагревать, то максимальная температура, которой может достичь вода (а значит, и погруженный в нее свинец), — это ее температура кипения, равная $100 °C$. Вся подводимая после начала кипения энергия будет уходить на парообразование, а температура системы не поднимется выше $100 °C$, пока вся вода не испарится. Так как $100 °C < 327,5 °C$, расплавить свинец в воде при нормальном давлении невозможно.

2. При повышенном давлении.

Температура кипения жидкости зависит от внешнего давления. С увеличением давления температура кипения воды повышается. Если поместить свинец в воду, находящуюся в герметичном сосуде, способном выдерживать высокое давление (например, в автоклаве), то можно нагреть воду до температуры выше $100 °C$ без ее полного выкипания. Известно, что для того, чтобы температура кипения воды достигла $327,5 °C$, необходимо создать давление около $12,5$ МПа (что примерно в $123$ раза выше нормального атмосферного давления). При таких условиях вода будет оставаться в жидком состоянии при температуре, достаточной для плавления свинца.

Ответ: Да, расплавить свинец в воде можно, но только при условии, что они находятся в герметичном сосуде под высоким давлением (около $12,5$ МПа), при котором температура кипения воды станет равной или превысит температуру плавления свинца.