ГДЗ по физике, 8 класс, Перышкин, номер 18.3: Испарение. конденсация. насыщенный и ненасыщенный пар

План решения:

• Для пункта 1 вспомним определение внутренней энергии и учтём фазовый переход (скрытую теплоту парообразования).
• Для пункта 2 свяжем температуру кипения с внешним атмосферным давлением и высотой над уровнем моря.
• Для пункта 3 сравним полученную температуру кипения спирта с его стандартной температурой кипения при нормальном давлении, чтобы сделать вывод о давлении в сосуде.

Вычисление и обоснование:

Пункт 1.

Внутренняя энергия тела складывается из кинетической энергии молекул (зависит от температуры) и потенциальной энергии их взаимодействия (зависит от агрегатного состояния и расстояний между частицами). При температуре 100^°C средняя кинетическая энергия молекул воды и пара одинакова. Однако, чтобы превратить воду в пар, необходимо затратить энергию на разрыв межмолекулярных связей (теплоту парообразования). Следовательно, у пара при той же температуре и массе внутренняя энергия значительно больше, чем у воды.

Пункт 2.

Температура кипения жидкости напрямую зависит от внешнего давления: чем выше давление, тем выше температура кипения. На уровне моря атмосферное давление максимально среди перечисленных вариантов. В глубокой шахте давление выше, чем на поверхности, так как столб воздуха над нами больше. На высокой горе давление ниже, так как слой атмосферы тоньше. Таким образом, порядок температур кипения будет следующим: в глубокой шахте — самая высокая, на уровне моря — средняя, на высокой горе — самая низкая.

Пункт 3.

Нормальная температура кипения этилового спирта при атмосферном давлении (101325 Па) составляет примерно 78^°C. В условии сказано, что спирт закипел при 50^°C. Поскольку температура кипения оказалась ниже стандартной, это означает, что давление в закрытом сосуде было существенно меньше нормального атмосферного давления.

Проверка:

Логика верна: энергия парообразования положительна, значит, пар «энергичнее» воды. Зависимость T_кип ∼P подтверждается бытовыми примерами (скороварки повышают давление и температуру, горные условия снижают их). Для спирта снижение точки кипения до 50^°C возможно только при сильном разрежении.