Номер 8, страница 18 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-8. Испарение и конденсация. Влажность воздуха. Кипение - номер 8, страница 18.

Условие.

8.a) Почему при одинаковом размере помещений радиатор парового отопления имеет меньше секций, чем радиатор водяного отопления?

б) Пар, поступающий в радиатор парового отопления, имеет ту же температуру, что и вода, покидающая радиатор. Происходит ли при этом обогрев комнаты?

Решение.

а) Эффективность обогрева помещения зависит от количества теплоты, которое радиатор отдает в окружающую среду. В радиаторе водяного отопления тепло выделяется за счет остывания горячей воды. Количество теплоты, отдаваемое водой массой $\text{m}$ при остывании на $\Delta t$, равно $Q_1 = c m \Delta t$, где $\text{c}$ – удельная теплоемкость воды. В радиаторе парового отопления основным процессом выделения тепла является конденсация пара — его переход из газообразного состояния в жидкое. Этот процесс происходит при постоянной температуре и сопровождается выделением большого количества энергии, называемой удельной теплотой парообразования $\text{L}$. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара массой $\text{m}$, равно $Q_2 = L m$. Удельная теплота парообразования воды ($L \approx 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг) значительно больше, чем количество тепла, выделяемое при остывании того же количества воды на несколько десятков градусов. Поскольку при конденсации пара выделяется гораздо больше энергии на единицу массы теплоносителя, для обогрева одного и того же помещения требуется радиатор с меньшей площадью теплоотдачи, а значит, с меньшим числом секций.
Ответ: При конденсации пара в радиаторе выделяется значительно большее количество теплоты ($Q = Lm$), чем при простом остывании воды в радиаторе водяного отопления ($Q = cm\Delta t$). Поэтому для передачи того же количества тепла помещению радиатор парового отопления может иметь меньшую площадь поверхности и, следовательно, меньше секций.

б) Да, обогрев комнаты будет происходить. Несмотря на то, что температура пара, поступающего в радиатор, и температура воды, выходящей из него, одинаковы, в радиаторе происходит фазовый переход — конденсация. Пар превращается в воду. Этот процесс всегда сопровождается выделением энергии в окружающую среду. Количество выделившейся теплоты определяется по формуле $Q = L \cdot m$, где $\text{L}$ — удельная теплота парообразования, а $\text{m}$ — масса сконденсировавшегося пара. Эта энергия передается стенкам радиатора, а от них — воздуху в комнате, что и приводит к обогреву.
Ответ: Да, обогрев происходит за счет выделения большого количества энергии (удельной теплоты парообразования) в процессе конденсации пара, то есть его превращения в воду при той же температуре.