Номер 3, страница 26 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-21. Кипение. Вариант 2 - номер 3, страница 26.

Условие.

3. Почему парообразование при кипении происходит при постоянной температуре, а парообразование при испарении (например, при сушке белья) — с понижением температуры?

Решение.

Различие в поведении температуры при кипении и испарении объясняется разницей в механизмах и источниках энергии для этих двух процессов парообразования.

Парообразование при кипении

Кипение — это процесс парообразования, который происходит по всему объему жидкости, когда она нагрета до определенной температуры, называемой температурой кипения. Для того чтобы кипение началось и продолжалось, необходимо непрерывно подводить к жидкости тепло от внешнего источника (например, конфорки плиты). Вся энергия, которую получает жидкость при температуре кипения, расходуется не на увеличение кинетической энергии ее молекул (что привело бы к повышению температуры), а на преодоление сил межмолекулярного притяжения и на работу по расширению образующегося пара. Эта энергия называется теплотой парообразования. Количество теплоты ($\text{Q}$), необходимое для превращения в пар жидкости массой $\text{m}$, вычисляется по формуле $Q = L \cdot m$, где $\text{L}$ — удельная теплота парообразования. Поскольку вся подводимая энергия идет на изменение агрегатного состояния, а не на нагрев, температура жидкости остается постоянной до тех пор, пока вся она не превратится в пар.

Парообразование при испарении

Испарение, в отличие от кипения, происходит с поверхности жидкости при любой температуре. Для этого процесса не требуется внешний источник тепла. Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении, и их кинетические энергии различны. Молекулы, находящиеся у поверхности и обладающие достаточной кинетической энергией для преодоления притяжения соседних молекул, вылетают из жидкости. Это самые "быстрые" или "горячие" молекулы. Поскольку жидкость покидают молекулы с энергией выше средней, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается. Температура тела является мерой средней кинетической энергии его частиц, поэтому уменьшение этой энергии означает понижение температуры жидкости. Этот эффект охлаждения при испарении мы ощущаем, например, когда выходим из воды в ветреный день, или когда белье сохнет и становится прохладным на ощупь.

Ответ: При кипении температура постоянна, так как вся подводимая извне энергия расходуется на процесс фазового перехода (превращение жидкости в пар), а не на увеличение средней кинетической энергии молекул. При испарении, наоборот, происходит понижение температуры, потому что жидкость покидают самые быстрые молекулы, унося с собой часть внутренней энергии, что приводит к охлаждению оставшейся жидкости.