Номер 4, страница 68 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Вопросы после параграфа. § 18. Испарение. Конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар. Глава 1. Тепловые явления - номер 4, страница 68.

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

4. Процесс испарения, то есть перехода вещества из жидкого состояния в газообразное с его свободной поверхности, можно ускорить несколькими способами. Объяснение этих способов основывается на положениях молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Повышение температуры жидкости.
Согласно МКТ, температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекул увеличивается. Это означает, что возрастает доля «быстрых» молекул, энергия которых достаточна для преодоления сил межмолекулярного притяжения и вылета с поверхности жидкости. Чем больше таких молекул, тем интенсивнее идет испарение.

Увеличение площади свободной поверхности жидкости.
Испарение происходит только с поверхности жидкости. Чем больше площадь этой поверхности, тем большее количество молекул одновременно находится в приповерхностном слое и имеет возможность покинуть жидкость. Следовательно, скорость испарения прямо пропорциональна площади поверхности. Например, вода, разлитая по тарелке, испарится гораздо быстрее, чем то же количество воды в стакане.

Наличие ветра (движения воздуха) над поверхностью жидкости.
Над поверхностью жидкости образуется слой пара, состоящий из вылетевших молекул. Если этот слой остается неподвижным, пар может стать насыщенным, и тогда начнется обратный процесс — конденсация, когда молекулы пара возвращаются в жидкость, что замедляет общее испарение. Ветер уносит молекулы пара от поверхности жидкости, не давая им скопиться и снижая их концентрацию. Это уменьшает скорость обратного процесса (конденсации) и, соответственно, увеличивает результирующую скорость испарения.

Использование более летучих жидкостей.
Разные жидкости испаряются с разной скоростью при одинаковых условиях. Например, спирт или эфир испаряются быстрее воды. С точки зрения МКТ, это объясняется тем, что силы межмолекулярного притяжения в этих жидкостях слабее, чем в воде. Поэтому молекулам требуется меньшая кинетическая энергия, чтобы покинуть жидкость, и при той же температуре большее их число способно это сделать.

Ответ: Процесс испарения можно ускорить: 1) повышая температуру жидкости; 2) увеличивая площадь ее свободной поверхности; 3) создавая ветер или поток воздуха над поверхностью; 4) используя жидкость с более слабыми межмолекулярными силами (более летучую). Все эти способы, с точки зрения МКТ, увеличивают число молекул, покидающих поверхность жидкости в единицу времени, и/или уменьшают число молекул, возвращающихся обратно.

5. Конденсацией называют процесс фазового перехода вещества из газообразного состояния (пара) в жидкое. Этот процесс является обратным испарению.

С точки зрения МКТ, конденсация происходит, когда молекулы в газовой фазе, находясь в хаотичном движении, теряют свою кинетическую энергию (например, при столкновении с более холодной поверхностью или друг с другом при достаточно высокой концентрации). Когда их скорость уменьшается настолько, что силы межмолекулярного притяжения становятся способными удержать их вместе, они объединяются, образуя капли жидкости. Процесс конденсации всегда сопровождается выделением энергии (так называемой теплоты конденсации).

Примерами конденсации являются образование росы на траве, появление капель воды на запотевшем окне или на стенках стакана с холодным напитком, а также образование облаков в атмосфере.

Ответ: Конденсация — это процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое, сопровождающийся выделением энергии.

6. Динамическое равновесие — это состояние закрытой системы, при котором скорости прямого и обратного процессов равны друг другу. В результате этого макроскопические параметры системы (такие как давление, температура, объем, концентрация) остаются постоянными, несмотря на то, что на микроскопическом уровне процессы продолжаются.

Рассмотрим пример динамического равновесия между жидкостью и её паром в закрытом сосуде. Сразу после герметизации сосуда начинается процесс испарения: молекулы с поверхности жидкости переходят в газовую фазу. По мере накопления пара над жидкостью, его плотность и давление растут. Это приводит к тому, что все большее число молекул пара, двигаясь хаотично, сталкивается с поверхностью жидкости и возвращается в нее — начинается процесс конденсации.

Скорость испарения (при постоянной температуре) остается практически постоянной, а скорость конденсации растет по мере увеличения концентрации пара. В некоторый момент наступает состояние, когда число молекул, покидающих жидкость за единицу времени (скорость испарения), становится равным числу молекул, возвращающихся в нее за то же время (скорость конденсации). Это и есть состояние динамического равновесия. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром.

Ответ: Динамическое равновесие (в контексте фазовых переходов) — это состояние в закрытой системе, при котором скорость испарения жидкости равна скорости конденсации ее пара, в результате чего количество жидкости и пара остаются неизменными.