Номер 4, страница 58 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Какими способами можно ускорить процесс испарения? Объясните их на основе МКТ.

4. Какими способами можно ускорить процесс испарения? Объясните их на основе МКТ.

Испарение — это процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности жидкости. Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействуют друг с другом. Чтобы покинуть жидкость, молекула у поверхности должна обладать достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы притяжения со стороны других молекул.

Процесс испарения можно ускорить несколькими способами:

1. Повышение температуры жидкости.

   Объяснение на основе МКТ: Температура является мерой средней кинетической энергии молекул вещества. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекул увеличивается. Это означает, что возрастает число "быстрых" молекул, чья кинетическая энергия становится достаточной для преодоления межмолекулярного притяжения и вылета с поверхности жидкости. Следовательно, испарение происходит интенсивнее.

2. Увеличение площади свободной поверхности жидкости.

   Объяснение на основе МКТ: Испарение происходит только с поверхности жидкости. Чем больше площадь поверхности, тем большее число молекул одновременно находится в приповерхностном слое и имеет возможность покинуть жидкость. Даже если доля "быстрых" молекул остается прежней, их общее количество, способное вылететь в единицу времени, возрастает пропорционально площади. Например, вода, разлитая по столу, испарится гораздо быстрее, чем то же количество воды в стакане.

3. Наличие ветра или потока воздуха над поверхностью жидкости.

   Объяснение на основе МКТ: Над поверхностью жидкости образуется слой пара, состоящий из вылетевших молекул. Некоторые из этих молекул, двигаясь хаотично, могут вернуться обратно в жидкость — этот процесс называется конденсацией. Ветер или любой поток воздуха уносит молекулы пара от поверхности жидкости, уменьшая их концентрацию вблизи нее. Это снижает скорость процесса конденсации. Поскольку скорость испарения (число молекул, покидающих жидкость в единицу времени) остается прежней, а скорость конденсации (возвращения молекул) уменьшается, результирующая скорость испарения значительно возрастает. Белье быстрее сохнет в ветреную погоду именно по этой причине.

4. Уменьшение влажности окружающего воздуха.

   Объяснение на основе МКТ: Этот способ тесно связан с предыдущим. Влажность воздуха характеризует концентрацию водяного пара в нем. Если воздух сухой (низкая влажность), то скорость конденсации будет низкой, так как в воздухе мало молекул воды, которые могли бы вернуться в жидкость. Если же воздух уже насыщен паром (высокая влажность), то скорость конденсации будет высокой, и чистое испарение замедлится или прекратится вовсе. Поэтому в сухом климате испарение происходит быстрее.

5. Род жидкости.

   Объяснение на основе МКТ: Разные жидкости испаряются с разной скоростью при одинаковых условиях. Например, спирт или эфир испаряются быстрее воды. Это связано с силами межмолекулярного взаимодействия. В летучих жидкостях (как спирт) эти силы слабее, чем в воде. Поэтому молекулам требуется меньшая кинетическая энергия, чтобы преодолеть притяжение соседей и покинуть жидкость. При одной и той же температуре в спирте будет больше молекул, способных испариться, чем в воде.

Ответ: Ускорить испарение можно повышением температуры, увеличением площади поверхности, созданием потока воздуха (ветра) над поверхностью и уменьшением влажности окружающего воздуха. Также скорость испарения зависит от рода жидкости.

5. Что такое динамическое равновесие?

Динамическое равновесие — это состояние замкнутой системы, при котором два противоположно направленных процесса протекают с одинаковой скоростью, в результате чего макроскопические параметры системы (такие как давление, температура, объем, концентрация веществ) остаются неизменными во времени.

Классическим примером динамического равновесия является равновесие между жидкостью и ее паром в закрытом сосуде.

Рассмотрим этот процесс на основе МКТ:

1. В закрытый сосуд помещают жидкость. Молекулы с поверхности жидкости начинают испаряться, переходя в газообразное состояние (пар). Вначале, когда пара над жидкостью почти нет, скорость испарения значительно превышает скорость обратного процесса — конденсации.

2. По мере испарения концентрация молекул пара над жидкостью растет. Это приводит к тому, что все большее число молекул пара, двигаясь хаотично, сталкивается с поверхностью жидкости и возвращается в нее. Таким образом, скорость конденсации увеличивается.

3. Наступает момент, когда скорость испарения (число молекул, покидающих жидкость в единицу времени) становится равной скорости конденсации (числу молекул, возвращающихся в жидкость за то же время). С этого момента система приходит в состояние динамического равновесия.

В состоянии динамического равновесия макроскопически кажется, что ничего не происходит: уровень жидкости не меняется, давление пара постоянно. Однако на микроскопическом уровне процессы испарения и конденсации не прекращаются, они просто уравновешивают друг друга. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром.

Ответ: Динамическое равновесие — это состояние, в котором скорость прямого процесса (например, испарения) равна скорости обратного процесса (например, конденсации), из-за чего видимые (макроскопические) характеристики системы не изменяются, хотя на микроуровне оба процесса продолжаются.