На что тратится подводимое к жидкости тепло

Физика Перышкин ГДЗ 20 параграф

Привет, кто проходил 20 параграф по физике? вы отвечали на вопросы? а можете поделится ответами? буду благодарен!
1 На что расходуется энергия, подводимая к жидкости при кипении?
2 Что показывает удельная теплота парообразования?
3 Как можно показать на опыте, что при конденсации пара выделяется энергия?
4 Чему равна энергия, выделяемая водяным паром массой 1 кг при конденсации?
5 Где в технике используют энергию, выделяемую при конденсации водяного пара?

Здарова,
§ 20. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ.
1. Энергия, подводимая к жидкости при кипении, идет на образование пара из жидкости, т. е. на преодоление сил молекулярного притяжения.
2. Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры.
3.Опыт подтверждающий выделение энергии при конденсации может быть таким: струю пара из колбы с кипящей водой направляем на пластину, где происходит конденсация воды, нагревание пластины происходит не только от нагрева паром, но и от превращения пара в воду.
4. Энергию, выделяемую при конденсации m = 1 кг водяного пара при конденсации можно посчитать по формуле: Q=L*m, где L = 2,3*10 6 * 1 Дж.
5. Энергию, выделяемую при конденсации водяного пара, на электростанциях используют для нагревания воды, которую затем используют для отопления зданий, в банях, прачечных и т. п.

Источник

Кипение – кратко тема об удельной теплоте, формула для воды и определение явления (8 класс)

Из курса физики 8 класса известно, что вещества в обычных условиях могут иметь три агрегатных состояния: твёрдое, жидкое и газообразное. Если переход из жидкого состояния в газообразное происходит по всему объёму жидкости, такой переход называется кипением. Рассмотрим эту тему подробнее, разберём механизм этого физического явления и его особенности.

Кипение жидкости

Главным отличием состояния молекул в жидкости и газе является их разная кинетическая энергия. Молекулы жидкости движутся с относительно небольшими скоростями и находятся близко друг к другу. Молекулы газа движутся значительно быстрее и находятся на больших расстояниях. Следовательно, для перехода в газообразное состояние молекулы должны получить дополнительную тепловую энергию.

Рис. 1. Молекулы в жидкости и в газе

Чем выше температура жидкости, тем большее количество молекул обладают скоростями, достаточными, чтобы оторваться от других молекул и перейти в газ. При некоторой температуре таких «быстрых» молекул оказывается так много, что они всё чаще оказываются рядом, и тогда их энергии хватает, чтобы образовывать пузырёк насыщенного пара внутри слоя жидкости. Пузырёк становится «центром испарения». При этом он начинает выталкиваться вверх, по пути захватывая все больше таких быстрых молекул, и увеличиваясь в размерах. По мере роста температуры жидкости таких пузырьков с насыщенным паром становится всё больше, и при некоторой температуре весь объём жидкости заполняется такими пузырьками.

Переход жидкости в пар, происходящий одновременно во всем объёме жидкости, называется кипением.

Рис. 2. Кипение жидкости в физике.

Свойства кипения

Таким образом, кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара сравнивается с давлением внутри жидкости. Из формулы уравнения Менделеева — Клапейрона следует, что это давление растёт с повышением температуры. Если увеличить внешнее давление, то это приведёт к увеличению давления насыщенного пара, следовательно, кипение прекратится. И наоборот, при уменьшении внешнего давления жидкость может начать кипеть даже без подвода к жидкости дополнительного тепла.

Ещё одним свойством рассматриваемого явления является то, что оно возможно лишь тогда, когда температура жидкости достигает определённой точки, называемой «температурой кипения». И в этот момент температура воды перестаёт увеличиваться, несмотря на нагревание. Происходит это потому, что все молекулы, набирающие достаточную энергию, сразу переходят в газ, по всему объёму жидкости. В жидкости остаются только более медленные молекулы с меньшей температурой. Как только эти молекулы «нагреваются», они также покидают жидкость.

Получается, что в процессе кипения вся тепловая энергия, подводимая к жидкости, тратится на образование пара, а не на нагревание жидкости. Каждый килограмм пара для образования требует некоторое количество тепловой энергии, и эта энергия называется удельной теплотой кипения, или парообразования. Для её определения используются справочные таблицы. Температура пара при этом равна температуре жидкости (для воды в нормальных условиях — 100 °С).

Поэтому невозможно довести воду до кипения при нагревании «на водяной бане». Температура в кипящей водяной бане будет равна 100 °С, и она будет такой же, как температура нагреваемой воды. Подвод дополнительного тепла к нагреваемой жидкости прекратится. А для кипения требуется дополнительное тепло. То есть нагревание на водяной бане используется тогда, когда надо максимально приблизиться к кипению жидкости, но не вскипятить её.

Рис. 3. Нагревание на водяной бане

Что мы узнали?

Кипение — это переход жидкости в газообразное состояние сразу по всему объёму жидкости. Такой переход начинается тогда, когда давление насыщенного пара сравняется с давлением внутри жидкости. Во время кипения температура жидкости не повышается потому, что всё подводимое тепло уходит на газообразование.

Источник

§ 69. Давление насыщенного пара (окончание)

Кипение. По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объёму жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность.

Запомни
Кипение — это процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости при температуре кипения.

Понаблюдайте внимательно за процессом нагрева, закипания и кипения воды в чайнике. Вы обнаружите, что перед закипанием чайник почти перестаёт шуметь.

При каких условиях начинается кипение?

На что расходуется при кипении подводимое к жидкости тепло с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Температура кипения жидкости остаётся постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение её в пар.

В жидкости всегда присутствуют растворённые газы, выделяющиеся на дне и стенках сосуда, а также на взвешенных в жидкости пылинках, которые являются центрами парообразования. Пары жидкости, находящиеся внутри пузырьков, являются насыщенными. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают вверх. Если верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает, и пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, что стенки пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Множество таких микровзрывов создаёт характерный шум. Когда жидкость достаточно прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность. Жидкость закипит.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры объясняет, почему температура кипения жидкости зависит от давления на её поверхность. Пузырёк пара может расти, когда давление насыщенного пара внутри его немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из давления воздуха на поверхность жидкости (внешнее давление) и гидростатического давления столба жидкости.

Обратим внимание на то, что

Важно
испарение жидкости происходит и при температурах, меньших температуры кипения, но только с поверхности жидкости, при кипении же образование пара происходит по всему объёму жидкости.

Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается и становится чуть больше давления в жидкости.

Важно
Чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

Так, в паровом котле при давлении, достигающем 1,6 • 10 6 Па, вода не кипит и при температуре 200 °С. В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах — автоклавах (рис. 11.3) кипение воды также происходит при повышенном давлении. Поэтому температура кипения жидкости значительно выше 100 °С. Автоклавы применяют, например, для стерилизации хирургических инструментов, ускорения приготовления пищи (скороварка), консервации пищи, проведения химических реакций.

Важно
уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения.

Откачивая насосом воздух и пары воды из колбы, можно заставить воду кипеть при комнатной температуре. При подъёме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается температура кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) давление приближённо равно 4 • 10 4 Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примерно при 70 °С. Сварить мясо в этих условиях невозможно.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от свойств жидкости. При одной и той же температуре давление насыщенного пара разных жидкостей различно.

Например, при температуре 100 °С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути — всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Так как кипение происходит при той же температуре, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению, то вода при 100 °С закипает, а ртуть нет. Кипит ртуть при температуре 357 °С при нормальном давлении.

Давление насыщенного пара. Критическая температура

Вопросы к параграфу

1 Почему давление насыщенного пара не зависит от его объёма?

2. Почему температура кипения возрастает с увеличением давления?

3. Почему для кипения существенно повышение давления насыщенного пара в пузырьках, а не повышение давления имеющегося в них воздуха?

4. Как заставить закипеть жидкость, охлаждая сосуд? (Вопрос этот непростой.)

Источник

Давление насыщенного пара

Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Состояние насыщенного пара, как показывает опыт, приближённо описывается уравнением состояния идеального газа (10.4), а его давление определяется формулой

С ростом температуры давление растёт.

Важно
Так как давление насыщенного пара не зависит от объёма, то, следова тельно, оно зависит только от температуры.

Однако зависимость давления р_{н. п} от температуры Т, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объёме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растёт быстрее, чем давление идеального газа (рис. 11.2, участок кривой АВ). Это становится очевидным, если провести изохоры идеального газа через точки А и В (штриховые прямые). Почему это происходит?

При нагревании жидкости в закрытом сосуде часть жидкости превращается в пар. В результате согласно формуле (11.1)

Важно
давление насыщенного пара растёт не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара.

В основном увеличение давления при повышении температуры определяется именно увеличением концентрации. Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что

Важно
при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма при постоянной температуре) изменяется масса пара.

Почему составляются таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры и нет таблиц зависимости давления газа от температуры?

Жидкость частично превращается в пар, или, напротив, пар частично конденсируется. С идеальным газом ничего подобного не происходит.

Когда вся жидкость испарится, пар при дальнейшем нагревании перестанет быть насыщенным и его давление при постоянном объёме будет возрастать прямо пропорционально абсолютной температуре (см. рис. 11.2, участок кривой ВС).

Кипение

По мере увеличения температуры жидкости интенсивность испарения увеличивается. Наконец, жидкость начинает кипеть. При кипении по всему объёму жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на поверхность.

Запомни
Кипение — это процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости при температуре кипения.

Понаблюдайте внимательно за процессом нагрева, закипания и кипения воды в чайнике. Вы обнаружите, что перед закипанием чайник почти перестаёт шуметь.

При каких условиях начинается кипение?

На что расходуется при кипении подводимое к жидкости тепло с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Температура кипения жидкости остаётся постоянной. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение её в пар.

Источник

Самостоятельная работа по физике Кипение для 8 класса

Самостоятельная работа по физике Кипение для 8 класса с ответами. Самостоятельная работа включает 2 варианта, в каждом по 5 заданий.

Вариант 1

1. Можно ли наблюдать кипение воды при комнатной температуре? Если да, то при каком условии?

2. Почему перед кипением мы слышим шум?

3. Почему кастрюли-скороварки получили такое название?

4. В процессе кипения температура не изменяется. На что расходуется тепло, подводимое к кипящей жидкости?

5. Что общего между испарением и кипением? Чем они отличаются?

Вариант 2

1. Вода кипит при 100 °С. Уточните это утверждение.

2. Что поднимается над кипящей жидкостью? Какой процесс сразу происходит в воздухе?

3. Почему электросамовар выходит из строя, если его не выключить после того, как выкипит вся вода?

4. Какие сложности возникают в горных районах с приготовлением пищи?

5. Почему не меняется температура в процессе кипения?

Ответы на самостоятельную работа по физике Кипение для 8 класса
Вариант 1
1. Да можно, осуществимо это в случае, когда давление снижено, температура кипения тоже снижается.
2. Пузырьки воздуха поднимаются со дна сосуда, и лопаются при большом давлении.
3. Если плотно закрыть крышку, внутри образуется избыточное давление. Температура варки увеличивается. Она становится больше, чем при нормальным условиях атмосферного давления. Продукты варятся быстрее.
4. Тепло расходуется на разрушение межмолекулярных связей. Таким образом тепло идет на образование пара.
5. Общее: молекулы вылетают с поверхности жидкости. Отличие: кипят при температуре кипения, только жидкости. Испаряться могут при любой температуре и жидкости и твердые тела.
Вариант 2
1. При условии нормального атмосферного давления.
2. Пузырьки пара в процессе кипения растут и всплывают, содержащийся в пузырьках насыщенный пар переходит паровую фазу над водой. Если сосуд закрыт, то пар конденсируется, если открыт, то пар испаряется в окружающем воздухе.
3. Вода кипит в самоваре при температуре кипения, когда вода испаряется начинает нагреваться корпус электросамовара. Достигнув определенной температуры, он может расплавиться.
4. Так как в горах давление ниже, то и температура кипения ниже. Еда не успевает свариться, так как процесс парообразования начинается раньше.
5. Потому что вся энергия, полученная в процессе кипения, расходуется на парообразование.

Источник