Номер 2, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Упражнение 15. § 18. Испарение. Конденсация. Насыщенный и ненасыщенный пар. Глава 1. Тепловые явления - номер 2, страница 69.

2. Как предотвратить испарение воды в открытом сосуде?

Решение

Испарение — это процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий на поверхности жидкости. Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении. Те из них, которые находятся у поверхности и обладают достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения, вылетают из жидкости. Скорость испарения зависит от нескольких факторов: температуры, площади свободной поверхности, движения воздуха над поверхностью и влажности окружающего воздуха.

Хотя полностью прекратить испарение в открытом сосуде невозможно (пока он остается открытым), можно значительно его уменьшить или практически свести к нулю. Для этого необходимо повлиять на факторы, от которых зависит скорость испарения. Рассмотрим основные способы.

1. Создание физического барьера на поверхности воды

Это один из самых эффективных способов. На поверхность воды можно налить тонкий слой вещества, которое не смешивается с водой, имеет меньшую плотность и медленно испаряется. Классическим примером является масло (например, растительное или минеральное). Молекулы масла создают на поверхности воды пленку, которая физически препятствует выходу молекул воды в атмосферу. Этот метод используется даже в промышленных масштабах для уменьшения потерь воды из открытых резервуаров и водохранилищ.

2. Изменение условий окружающей среды

Скорость испарения сильно зависит от внешних условий. Управляя ими, можно замедлить процесс. Во-первых, следует понизить температуру: чем ниже температура воды и окружающего воздуха, тем меньше кинетическая энергия молекул воды. Соответственно, меньшему числу молекул будет хватать энергии для преодоления поверхностного натяжения и перехода в газообразное состояние. Поэтому сосуд следует держать в прохладном месте. Во-вторых, нужно уменьшить движение воздуха: ветер или сквозняк уносит молекулы пара, образовавшиеся над поверхностью воды, тем самым снижая локальную влажность и стимулируя дальнейшее испарение. Чтобы замедлить испарение, сосуд нужно поставить в безветренное место. В-третьих, можно повысить влажность воздуха: если воздух над поверхностью воды уже насыщен водяным паром (относительная влажность близка к 100%), то наступает динамическое равновесие, когда количество молекул, покидающих жидкость, равно количеству молекул, возвращающихся в нее. В этом случае чистое испарение прекращается.

3. Уменьшение площади свободной поверхности

Испарение происходит со свободной поверхности жидкости. Чем меньше площадь этой поверхности, тем медленнее идет испарение при прочих равных условиях. Если есть выбор, то для хранения воды лучше использовать высокий и узкий сосуд, а не низкий и широкий, так как у первого площадь испарения будет меньше.

4. Закрытие сосуда

Хотя вопрос касается открытого сосуда, наиболее радикальным и действенным способом предотвратить испарение является его закрытие. Если сосуд плотно закрыть крышкой, то испарившиеся молекулы воды останутся в пространстве над жидкостью. Очень скоро это пространство насытится водяным паром, и установится динамическое равновесие, при котором скорость испарения станет равной скорости конденсации. В результате видимое испарение (уменьшение объема воды) прекратится.

Ответ:

Чтобы предотвратить или значительно уменьшить испарение воды в открытом сосуде, можно: налить на поверхность воды тонкий слой масла, который создаст барьер для испаряющихся молекул; понизить температуру воды и окружающего воздуха; защитить сосуд от ветра или сквозняков; повысить влажность окружающего воздуха; уменьшить площадь свободной поверхности воды, используя узкий и высокий сосуд. Наиболее эффективным способом является закрытие сосуда крышкой, что приводит к установлению динамического равновесия между процессами испарения и конденсации.