Номер 24, страница 85, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Задания для подготовки к основному государственному экзамену по физике. Вариант 1 - номер 24, страница 85.

Условие.

Задание 24 представляет собой вопрос, на который необходимо дать письменный ответ. Полный ответ должен содержать не только ответ на вопрос, но и его развёрнутое, логически связанное обоснование.

24. Что обжигает кожу сильнее: вода или водяной пар при той же температуре?

Ответ поясните.

Решение.

Решение

При одинаковой температуре водяной пар обжигает кожу сильнее, чем вода. Это связано с тем, что при контакте с более холодной поверхностью (кожей) пар отдает значительно большее количество теплоты, чем вода той же массы и температуры. Процесс теплопередачи можно разделить на два случая.

Горячая вода: При попадании на кожу, горячая вода отдает теплоту только за счет своего остывания. Количество теплоты $Q_{\text{воды}}$, которое отдает вода массой $m$, остывая от начальной температуры $t_1$ до конечной температуры $t_2$, равно: $Q_{\text{воды}} = c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$, где $c$ – удельная теплоемкость воды.

Водяной пар: Теплоотдача от пара происходит в два этапа. Сначала пар конденсируется, то есть превращается в воду при той же начальной температуре $t_1$. Во время этого фазового перехода выделяется большое количество энергии – теплота конденсации: $Q_{\text{конд.}} = L \cdot m$, где $L$ – удельная теплота парообразования воды. Затем получившаяся горячая вода остывает до температуры $t_2$, отдавая дополнительное количество теплоты, как в первом случае.

Таким образом, общее количество теплоты, отданное паром, составляет сумму теплоты от конденсации и последующего остывания: $Q_{\text{пара}} = L \cdot m + c \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Поскольку удельная теплота парообразования воды очень велика (для воды при 100°С $L \approx 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг), количество теплоты, выделяющееся при конденсации пара, значительно превышает теплоту, отдаваемую при простом остывании. Именно эта дополнительная энергия и является причиной более сильных ожогов от пара.

Ответ: Водяной пар обжигает кожу сильнее, чем вода при той же температуре, так как при контакте с кожей он сначала конденсируется, выделяя большое количество теплоты (теплоту парообразования), и только потом остывает как обычная вода, отдавая дополнительную теплоту.