Фазовые Переходы

Задание №10. МКТ и Термодинамика. Установление Соответствия

№2. Задание 10

ID: 00015151

В неглубоком сосуде наблюдают установившийся процесс кипения воды, при этом со дна сосуда к поверхности поднимается газовый пузырёк. Как изменяются при подъёме средняя кинетическая энергия молекул водяного пара и его температура?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в ответ цифры для каждой величины в порядке: средняя кинетическая энергия молекул пара, температура пара. Цифры в ответе могут повторяться.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Кипение идёт установившееся — значит температура воды и пара над ней держится постоянной (для воды это 100 °C при нормальном давлении). А вся «температурная» физика газа завязана на одну вещь: средняя кинетическая энергия молекул зависит ТОЛЬКО от абсолютной температуры ( $\bar{E}=\frac{3}{2}kT$ ). Поэтому достаточно понять, меняется ли температура.

Температура пара

Процесс установившийся, кипение идёт при постоянной температуре. Пока пузырёк всплывает, и вода, и пар внутри него остаются при температуре кипения. Температура не изменяется — цифра 3.

Средняя кинетическая энергия молекул

Раз $\bar{E}=\frac{3}{2}kT$ , а температура постоянна, то и средняя кинетическая энергия молекул пара не изменяется — цифра 3. (Давление в пузырьке при всплытии падает, объём растёт, но на среднюю энергию молекул это не влияет — она держится за температуру.)

Ответ

Другие задания по теме «Фазовые Переходы» (8)