Номер 3, страница 78 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Назовите процессы, которые надо осуществить, чтобы: а) воду, взятую при температуре $20^\circ \text{C}$, превратить в пар, имеющий температуру $120^\circ \text{C}$; б) эфир, взятый при температуре $125^\circ \text{C}$, охладить до температуры $20^\circ \text{C}$. (Атмосферное давление нормальное.)

Для каждого случая постройте примерный график зависимости температуры вещества от количества теплоты, полученного от нагревателя или отданного внешним телам.

а) Чтобы воду, взятую при температуре 20 °C, превратить в пар, имеющий температуру 120 °C, при нормальном атмосферном давлении, необходимо последовательно осуществить следующие процессы:

1. Нагревание воды от начальной температуры $t_1 = 20^\circ C$ до температуры кипения $t_{кип} = 100^\circ C$. На этом этапе вода получает количество теплоты, и ее температура растет.
2. Парообразование (кипение) воды при постоянной температуре $t_{кип} = 100^\circ C$. Вся подводимая теплота на этом этапе идет на превращение воды в пар, температура вещества не меняется.
3. Нагревание получившегося водяного пара от температуры $t_{кип} = 100^\circ C$ до конечной температуры $t_2 = 120^\circ C$. На этом этапе пар получает количество теплоты, и его температура снова растет.

Примерный график зависимости температуры вещества от полученного количества теплоты ($Q$) для этого случая показан ниже.

• Первый наклонный участок соответствует нагреванию воды.
• Горизонтальный участок соответствует кипению воды при 100 °C. Он самый длинный, так как удельная теплота парообразования воды очень велика.
• Второй наклонный участок соответствует нагреванию пара. Он круче первого, так как удельная теплоемкость пара меньше, чем у воды.

Ответ: Процессы: нагревание воды, кипение воды, нагревание пара. График состоит из трех участков: наклонного (нагрев воды), горизонтального (кипение) и снова наклонного (нагрев пара), причем последний участок круче первого.

б) Чтобы эфир, взятый при температуре 125 °C, охладить до температуры 20 °C, при нормальном атмосферном давлении, необходимо последовательно осуществить следующие процессы:

1. Охлаждение паров эфира от начальной температуры $t_1 = 125^\circ C$ до температуры конденсации. Температура кипения (и конденсации) эфира при нормальном давлении составляет $t_{кип} \approx 35^\circ C$. На этом этапе пар отдает количество теплоты, и его температура понижается.
2. Конденсация эфира при постоянной температуре $t_{кип} \approx 35^\circ C$. Вся отдаваемая теплота на этом этапе соответствует превращению пара в жидкость, температура вещества не меняется.
3. Охлаждение жидкого эфира от температуры $t_{кип} \approx 35^\circ C$ до конечной температуры $t_2 = 20^\circ C$. На этом этапе жидкий эфир отдает количество теплоты, и его температура снова понижается.

Примерный график зависимости температуры вещества от отданного количества теплоты ($Q$) для этого случая показан ниже.

• Первый наклонный участок соответствует охлаждению паров эфира.
• Горизонтальный участок соответствует конденсации эфира при 35 °C.
• Второй наклонный участок соответствует охлаждению жидкого эфира. Он более пологий, чем первый, так как удельная теплоемкость жидкого эфира больше, чем у его паров.

Ответ: Процессы: охлаждение паров эфира, конденсация эфира, охлаждение жидкого эфира. График состоит из трех участков: наклонного (охлаждение пара), горизонтального (конденсация) и снова наклонного (охлаждение жидкости), причем первый наклонный участок круче третьего.