Агрегатные… — Задание Физика 8 Класс №00049397

Все три вопроса про кипение, а для него важно не только дойти до температуры кипения, но и продолжать получать теплоту.

а) Кипящая вода получает теплоту, но температура не растёт: вся теплота уходит на превращение воды в пар. При обычном давлении термометр покажет около $100\ {}^\circ\text{С}$, сколько ни кипяти.

б) У дна вода горячая, и пузырёк пара рождается там. Поднимаясь, он попадает в более холодные верхние слои. Пар в пузырьке охлаждается и частично конденсируется, давление внутри падает, и пузырёк сжимается. Именно поэтому незакипевшая вода шумит.

в) Пар при $100\ {}^\circ\text{С}$ нагреет воду, пока та не станет тоже $100\ {}^\circ\text{С}$. Теплота передаётся только от более горячего к менее горячему, а теперь обе температуры равны. Чтобы кипеть, воде надо получать теплоту на парообразование, а брать её не у кого.

Проверим себя числом на пункте а). Пусть плита мощностью $1$ кВт греет $1$ кг воды, за минуту это $60\,000$ Дж. Если бы они шли на нагрев, вода теплела бы на

$$\Delta t=\dfrac{60\,000}{4200\cdot 1}\approx 14\ {}^\circ\text{С за минуту}.$$

Но термометр стоит. Зато те же джоули превращают в пар

$$m=\dfrac{60\,000}{2\,300\,000}\approx 0{,}026\text{ кг},$$

то есть около $26$ г за минуту. Заметь: вода в кастрюле и правда потихоньку убывает, значит, теплота уходит именно туда.