Номер 5, страница 78 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

5. Как на основе МКТ объяснить постоянство температуры жидкости при конденсации?

5. Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), температура вещества является мерой средней кинетической энергии хаотического теплового движения его частиц (молекул, атомов). Постоянство температуры при конденсации означает, что средняя кинетическая энергия молекул жидкости в ходе этого процесса не изменяется.

Конденсация — это фазовый переход вещества из газообразного состояния (пара) в жидкое. Молекулы в паре находятся на значительных расстояниях друг от друга, движутся с большими скоростями и слабо взаимодействуют. Поэтому они обладают большой потенциальной и кинетической энергией. В жидкости, напротив, молекулы расположены близко друг к другу, и между ними действуют сильные силы притяжения, удерживающие их вместе.

Когда молекула из пара приближается к поверхности жидкости, она захватывается силами межмолекулярного притяжения и переходит в жидкое состояние. При этом силы притяжения совершают работу, и потенциальная энергия молекулы уменьшается. В соответствии с законом сохранения энергии, эта высвободившаяся энергия преобразуется в кинетическую энергию, которая передается молекулам жидкости. Этот процесс должен был бы привести к увеличению средней кинетической энергии молекул жидкости и, следовательно, к росту ее температуры.

Однако конденсация при определенной температуре (температуре насыщения) возможна только при условии непрерывного отвода тепла от вещества. Вся энергия, выделяющаяся при переходе молекул из пара в жидкость за счет уменьшения их потенциальной энергии (эта энергия называется теплотой конденсации), не идет на увеличение кинетической энергии молекул жидкости, а отводится во внешнюю среду. В результате этого энергетического баланса средняя кинетическая энергия молекул в жидкости остается неизменной, что и проявляется как постоянство температуры.

Ответ: В процессе конденсации молекулы пара, переходя в жидкое состояние, теряют часть своей потенциальной энергии из-за действия сил межмолекулярного притяжения. Эта энергия выделяется в виде тепла. Для поддержания процесса при постоянной температуре это выделяемое тепло непрерывно отводится от вещества. Таким образом, выделяющаяся энергия не увеличивает среднюю кинетическую энергию молекул жидкости, благодаря чему их средняя кинетическая энергия, а значит и температура, остается постоянной.