ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p240.5: Испарение. Конденсация. Насыщенный пар

План решения

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать каждое из предложенных явлений с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Ключевым фактором является хаотичность теплового движения молекул: в любой момент времени часть молекул жидкости обладает кинетической энергией, превышающей среднюю. Нам нужно найти процесс, который напрямую обусловлен наличием таких «быстрых» молекул и их способностью покинуть поверхность жидкости независимо от общей температуры системы.

Вычисление и анализ вариантов

• Испарение в открытом сосуде при любой температуре: Это явление происходит именно потому, что движение молекул хаотично. Даже при низких температурах всегда найдутся молекулы с достаточной скоростью, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения и вылететь в пространство над жидкостью. Если бы движение было упорядоченным или все молекулы имели одинаковую энергию, испарение при низкой температуре было бы невозможно.
• Неизменность температуры при кипении: Этот факт связан не столько с хаотичностью, сколько с законом сохранения энергии и фазовым переходом. Подводимая теплота расходуется на разрыв связей между молекулами (увеличение потенциальной энергии), а не на увеличение средней кинетической энергии молекул, поэтому температура остается постоянной до полного испарения.
• Трудность сжатия жидкости: Это следствие того, что расстояния между молекулами в жидкости малы, и при попытке сближения начинают резко возрастать силы отталкивания. Это связано со структурой вещества и силами взаимодействия, а не с характером теплового движения.
• Кристаллизация при охлаждении: Это процесс перехода из жидкого состояния в твердое, обусловленный снижением средней кинетической энергии молекул ниже уровня, необходимого для преодоления сил притяжения, и формированием упорядоченной структуры. Хаотичность здесь скорее нарушается, чем проявляется как причина процесса.

Проверка и вывод

Сравнив варианты, мы видим, что только испарение при любой температуре является прямым доказательством того, что скорости молекул распределены случайно (хаотично). Наличие «выбросов» в распределении скоростей позволяет быстрым молекулам уходить из жидкости даже тогда, когда средняя энергия мала. Остальные явления объясняются другими аспектами МКТ (силами взаимодействия, энергетическим балансом фазовых переходов).