ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 72.2: Давление насыщенного пара

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить определение температуры кипения и связь между давлением насыщенного пара и температурой. Кипение наступает, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению. Мы проанализируем, как изменение внешнего давления влияет на требуемое для этого значение давления пара и, следовательно, на температуру.

Вычисление и логический вывод:

1. Условие начала кипения: P_нас =P_внеш, где P_нас — давление насыщенного пара над жидкостью, а P_внеш — внешнее давление (например, атмосферное).

2. Давление насыщенного пара сильно зависит от температуры: чем выше температура, тем больше кинетическая энергия молекул, тем больше их вылетает из поверхности жидкости в пар, и тем выше P_нас. Эта зависимость описывается уравнением Клапейрона–Клаузиуса или просто графиком P(T).

3. Если мы увеличиваем внешнее давление P_внеш, то для выполнения равенства P_нас =P_внеш нам нужно увеличить и давление насыщенного пара P_нас.

4. Поскольку P_нас растет только с ростом температуры, жидкость должна быть нагрета до более высокой температуры, чтобы её пары могли «победить» возросшее внешнее давление и образовать пузырьки пара внутри объема жидкости.

Проверка и итог:

Этот механизм подтверждается бытовыми примерами: в скороварке давление повышено, поэтому вода кипит при температуре выше 100^oC, что ускоряет приготовление пищи. В горах давление ниже, вода закипает раньше (при меньшей температуре). Таким образом, прямая зависимость температуры кипения от внешнего давления объясняется необходимостью достижения более высокого давления насыщенного пара при нагреве.