Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00018541

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00018541

Закипит ли вода, находящаяся при температуре $90\,^\circ\mathrm{C}$, если внешнее давление понижается от $10^{5}\,$Па до $5\cdot10^{4}\,$Па? Ответ поясните.

Гейзеры

Гейзеры располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.

Чтобы понять физику гейзеров, напомним, что температура кипения воды зависит от давления (см. рисунок).

Рисунок к заданию 18 ОГЭ по физике — Тепловые Явления

Представим себе 20-метровую гейзерную трубку, наполненную горячей водой. По мере увеличения глубины температура воды растёт. Одновременно возрастает и давление — оно складывается из атмосферного давления и давления столба воды в трубке. При этом везде по длине трубки температура воды оказывается несколько ниже температуры кипения, соответствующей давлению на той или иной глубине. Теперь предположим, что по одному из боковых протоков в трубку поступила порция пара. Пар вошёл в трубку и поднял воду до некоторого нового уровня, а часть воды вылилась из трубки в бассейн. При этом температура поднятой воды может оказаться выше температуры кипения при новом давлении, и вода немедленно закипает.

При кипении образуется пар, который ещё выше поднимает воду, заставляя её выливаться в бассейн. Давление на нижние слои воды уменьшается, так что закипает вся оставшаяся в трубке вода. В этот момент образуется большое количество пара; расширяясь, он с огромной скоростью устремляется вверх, выбрасывая остатки воды из трубки — происходит извержение гейзера.

Но вот весь пар вышел, трубка постепенно вновь заполняется охладившейся водой. Время от времени внизу слышатся взрывы — это в трубку из боковых протоков попадают порции пара. Однако очередной выброс воды начнётся только тогда, когда вода в трубке нагреется до температуры, близкой к температуре кипения.

Ответ поясните.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Жидкость закипает, когда её температура достигает температуры кипения. А температура кипения, как сказано в тексте, зависит от давления: чем меньше давление, тем при меньшей температуре вода закипает.

Сравниваем

При обычном давлении $10^{5}\,$Па вода кипит при $100\,^\circ\mathrm{C}$, поэтому при $90\,^\circ\mathrm{C}$ она ещё не кипит. Но давление понижают вдвое — до $5\cdot10^{4}\,$Па. При таком давлении температура кипения опускается примерно до $81{-}82\,^\circ\mathrm{C}$ (по графику зависимости температуры кипения от давления).

Получается, что $90\,^\circ\mathrm{C}$ уже выше новой температуры кипения. Значит, вода закипит.

Ответ: да, вода закипит: при понижении давления температура кипения падает примерно до $81{-}82\,^\circ\mathrm{C}$, а вода имеет температуру $90\,^\circ\mathrm{C}$ — выше этой отметки.

Ответ

Да, закипит: при давлении $5\cdot10^{4}\,$Па температура кипения воды падает примерно до $81{-}82\,^\circ\mathrm{C}$, что ниже $90\,^\circ\mathrm{C}$.

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)
Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00018541 | Global EE