Номер 4, страница 85 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Вопросы после параграфа. Параграф 22. Удельная теплота парообразования. Глава 1. Тепловые явления - номер 4, страница 85.

Условие.

4. Опишите опыт, который показывает, что при конденсации пара выделяется энергия.

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

3. Удельная теплота парообразования — это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить единице массы вещества, чтобы полностью превратить его из жидкого состояния в газообразное при температуре кипения. Она обозначается буквой $L$ (или $r$).
Единица измерения удельной теплоты парообразования в Международной системе единиц (СИ) выводится из её определения. Так как удельная теплота парообразования $L$ равна отношению количества теплоты $Q$ к массе $m$ ($L = Q/m$), её единица измерения складывается из единицы измерения энергии (Джоуль) и единицы измерения массы (килограмм).
Таким образом, основной единицей является Джоуль на килограмм.
Ответ: Единицей удельной теплоты парообразования в системе СИ является Джоуль на килограмм ($Дж/кг$). Также используются производные единицы, например, килоджоуль на килограмм ($кДж/кг$) или калория на грамм ($кал/г$).

4. Опыт, демонстрирующий выделение энергии при конденсации пара, можно провести следующим образом:
Оборудование: колба с водой и пробкой с газоотводной трубкой, штатив, спиртовка, калориметр (или стакан), холодная вода, термометр, весы.
Ход опыта:
1. В калориметр наливают определенное количество холодной воды и измеряют её массу ($m_1$) и начальную температуру ($t_1$).
2. В колбе кипятят воду, получая водяной пар.
3. Конец газоотводной трубки опускают в калориметр с холодной водой. Пар, проходя через воду, конденсируется, превращаясь в воду, и при этом нагревает воду в калориметре.
4. Через некоторое время пропускание пара прекращают. Воду в калориметре перемешивают и измеряют её конечную температуру ($t_2$).
5. Снова измеряют массу воды в калориметре ($m_2$). Разница масс ($m_2 - m_1$) будет равна массе сконденсировавшегося пара.
Наблюдение и вывод:
Температура воды в калориметре значительно повышается. Это повышение температуры гораздо больше, чем если бы в калориметр добавили такую же массу кипятка (воды при $100^{\circ}C$). Это происходит потому, что пар, конденсируясь, отдает воде не только теплоту, которую он выделяет при остывании от $100^{\circ}C$ до конечной температуры $t_2$, но и огромную энергию, заключенную в нём — удельную теплоту парообразования. Таким образом, опыт наглядно показывает, что процесс конденсации пара сопровождается выделением большого количества энергии.
Ответ: Опыт с пропусканием водяного пара через холодную воду, в результате которого вода значительно нагревается, доказывает, что при конденсации пара выделяется энергия.

5. Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения, рассчитывается по следующей формуле:
$Q = L \cdot m$
где:

• $Q$ — искомое количество теплоты, измеряется в Джоулях (Дж).
• $L$ — удельная теплота парообразования данного вещества. Это табличная величина, которая показывает, сколько энергии требуется для испарения 1 кг вещества. Измеряется в Джоулях на килограмм (Дж/кг).
• $m$ — масса вещества, которое необходимо превратить в пар, измеряется в килограммах (кг).

Эта формула справедлива для случая, когда жидкость уже нагрета до температуры кипения. Если начальная температура жидкости ниже температуры кипения, то сначала нужно рассчитать теплоту, необходимую для её нагрева до кипения, и затем прибавить к ней теплоту парообразования.

Ответ: Количество теплоты, необходимое для парообразования, рассчитывается как произведение удельной теплоты парообразования вещества на его массу: $Q = L \cdot m$.