Номер 2, страница 58 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Как влияет испарение на температуру жидкости?

2. Испарение — это процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар), который происходит с поверхности жидкости. Этот процесс напрямую влияет на температуру жидкости, вызывая её понижение. Рассмотрим этот эффект с точки зрения молекулярной физики.

Молекулы в жидкости находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении. Их кинетические энергии различны: есть более «медленные» молекулы и более «быстрые». Температура жидкости является мерой средней кинетической энергии всех её молекул.

Для того чтобы молекула покинула поверхность жидкости и перешла в газообразное состояние (испарилась), она должна обладать достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения, удерживающие её в жидкости. Таким образом, с поверхности жидкости улетают в первую очередь самые быстрые молекулы, то есть молекулы с наибольшей кинетической энергией.

Когда самые энергичные молекулы покидают жидкость, средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается. Поскольку температура — это мера средней кинетической энергии, её уменьшение означает, что температура жидкости понижается. Жидкость охлаждается.

Этот процесс требует затрат энергии, называемой удельной теплотой парообразования ($L$). Энергия $Q$, необходимая для испарения массы жидкости $m$, рассчитывается по формуле:

$Q = L \cdot m$

Эта энергия забирается от самой жидкости (из её внутренней энергии), что и приводит к её охлаждению. Этот эффект мы постоянно наблюдаем в быту: например, когда мы выходим из воды, нам становится холодно, так как вода, испаряясь с поверхности кожи, забирает тепло у нашего тела; потоотделение является естественным механизмом терморегуляции организма, основанным на том же принципе; вода в глиняном кувшине остается прохладной даже в жаркий день, потому что она просачивается сквозь поры и испаряется с внешней поверхности, охлаждая сосуд и оставшуюся в нём воду.

Таким образом, испарение всегда сопровождается охлаждением жидкости, если нет подвода тепла извне, который бы компенсировал эти энергетические потери.

Ответ: Испарение приводит к понижению температуры жидкости, так как в процессе испарения жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, обладающие наибольшей кинетической энергией. В результате средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается, что и означает понижение температуры.