ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p240.6: Испарение. Конденсация. Насыщенный пар

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить физическую природу процесса испарения. Испарение — это переход вещества из жидкого состояния в газообразное (парообразование), происходящий с поверхности жидкости. Ключевой момент: молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении. Даже при низких температурах часть молекул обладает достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения и покинуть поверхность жидкости.

Вычисление и логический анализ вариантов:

Рассмотрим предложенные условия:

• «Только при кипении» : Неверно. Кипение — это интенсивное парообразование по всему объему жидкости при определенной температуре (T_кип). Испарение же происходит всегда, например, лужи высыхают летом не только когда вода закипает.
• «Только при нагревании» : Неверно. Хотя повышение температуры ускоряет процесс (увеличивает долю быстрых молекул), испарение идет и при охлаждении, и при постоянной температуре.
• «При любой температуре, если пар над водой насыщенный» : Неверно. Насыщенный пар находится в динамическом равновесии с жидкостью: количество молекул, вылетающих из жидкости, равно количеству молекул, возвращающихся обратно. Чистого процесса испарения (убыли массы жидкости) в замкнутом объеме с насыщенным паром не наблюдается.
• «При любой температуре, если пар над водой ненасыщенный» : Верно. Если концентрация пара ниже равновесной (ненасыщенный пар), то поток молекул, уходящих в воздух, превышает поток возвращающихся. Это обеспечивает чистое испарение независимо от того, горячая вода или холодная.

Проверка:

Приведем бытовой пример: мокрое белье сохнет на морозе (при низкой температуре) и в тени (без активного нагрева солнцем). Это возможно именно потому, что воздух вокруг белья содержит мало водяных паров (он ненасыщен), и влага уходит в атмосферу. Таким образом, главным условием является ненасыщенность окружающего пара, а не температурный режим.