Номер 253, страница 41 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Испарение. Насыщенный и ненасыщенный пар. Кипение - номер 253, страница 41.

Условие.

253. Можно ли вскипятить воду, подогревая её паром при температуре $100 \text{ °С}$? Атмосферное давление считать нормальным.

Решение.

Да, можно вскипятить воду, подогревая её водяным паром при температуре 100 °C и нормальном атмосферном давлении. Этот процесс можно условно разделить на два этапа.

1. Нагревание воды до температуры кипения (100 °C). Если начальная температура воды ниже 100 °C, то при пропускании через неё пара, имеющего температуру 100 °C, будет происходить интенсивный теплообмен. Основное количество теплоты вода получает не за счёт охлаждения пара, а за счёт его конденсации. Когда пар превращается в воду при постоянной температуре 100 °C, он выделяет большое количество энергии, равное удельной теплоте парообразования ($\text{L}$). Эта энергия поглощается водой, и её температура повышается до тех пор, пока не достигнет 100 °C.

2. Поддержание процесса кипения. Когда вода нагреется до 100 °C, её температура сравняется с температурой подаваемого пара. На первый взгляд может показаться, что теплообмен прекратится из-за отсутствия разности температур. Однако кипение — это фазовый переход из жидкого состояния в газообразное, который требует постоянного подвода энергии (теплоты парообразования), даже при постоянной температуре. Эту энергию продолжает поставлять конденсирующийся пар. Молекулы пара при 100 °C, соприкасаясь с водой при 100 °C, конденсируются, превращаясь в жидкость. В процессе конденсации выделяется энергия (удельная теплота парообразования), которая немедленно поглощается окружающими молекулами воды, заставляя их переходить в газообразное состояние, то есть кипеть. Таким образом, происходит непрерывный процесс: одна масса пара конденсируется, отдавая энергию, а другая, эквивалентная масса воды, эту энергию поглощает и испаряется. По сути, происходит передача энергии фазового перехода от пара к воде.

Ответ: Да, можно, так как при конденсации пара при 100 °C выделяется энергия (теплота парообразования), которая будет поглощаться водой при 100 °C и тратиться на её кипение.