Номер 2, страница 121 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 30. Кипение. Удельная теплота парообразования. Задание 29 - номер 2, страница 121.

Условие.

2. Постройте график зависимости температуры воды от времени при нагревании её от 20 °С до кипения и последующем превращении в пар.

Решение.

Решение

Процесс, описанный в задаче, состоит из двух основных этапов: нагревание воды до температуры кипения и последующее кипение (парообразование). Для построения графика зависимости температуры от времени необходимо рассмотреть каждый этап отдельно, предполагая, что тепло к воде подводится с постоянной скоростью (мощность нагревателя постоянна).

1. Нагревание воды. На этом этапе вся подводимая тепловая энергия идет на увеличение температуры воды от начальной $T_{1} = 20$ °C до температуры кипения $T_{кип} = 100$ °C (при нормальном атмосферном давлении). Количество теплоты $\text{Q}$, необходимое для этого, вычисляется по формуле:$Q_{1} = c \cdot m \cdot (T_{кип} - T_{1})$,где $\text{c}$ – удельная теплоемкость воды, а $\text{m}$ – ее масса.Так как мощность нагревателя $\text{P}$ постоянна, количество подведенной теплоты прямо пропорционально времени нагрева $\text{t}$: $Q = P \cdot t$. Следовательно, $P \cdot t = c \cdot m \cdot \Delta T$. Отсюда видно, что рост температуры $\Delta T$ прямо пропорционален времени $\text{t}$. Таким образом, на графике этот процесс будет изображаться в виде прямолинейного участка, идущего вверх из точки (t=0, T=20 °C) в точку (t=t₁, T=100 °C).

2. Кипение воды. После того как вода достигнет температуры 100 °C, начнется процесс кипения. Вся подводимая энергия теперь расходуется на фазовый переход — превращение воды в пар. Температура вещества во время кипения остается постоянной до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Количество теплоты, необходимое для парообразования, определяется формулой:$Q_{2} = L \cdot m$,где $\text{L}$ – удельная теплота парообразования воды.Поскольку температура не меняется, на графике этот этап будет представлен горизонтальным участком (плато) на уровне 100 °C. Длина этого участка по оси времени будет зависеть от массы воды и мощности нагревателя.

Таким образом, итоговый график будет состоять из двух последовательных участков: наклонной прямой (нагревание) и горизонтальной прямой (кипение).

Ответ: График зависимости температуры воды от времени состоит из двух участков. Первый участок — наклонная прямая, показывающая линейный рост температуры от 20 °C до 100 °C. Второй участок — горизонтальная прямая на уровне 100 °C, соответствующая процессу кипения, во время которого температура остается постоянной, пока вся вода не превратится в пар.