Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00018542

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00018542

Можно ли наблюдать туман, если известно, что температура и давление воздуха не изменились? Ответ поясните.

Туман

При определённых условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Капельки воды имеют диаметр от $0{,}5$ до $100\,$мкм.

Возьмём сосуд, наполовину заполним водой и закроем крышкой. Наиболее быстрые молекулы воды, преодолев притяжение со стороны других молекул, выскакивают из воды и образуют пар над поверхностью воды. Этот процесс называется испарением воды. С другой стороны, молекулы водяного пара, сталкиваясь друг с другом и с другими молекулами воздуха, случайным образом могут оказаться у поверхности воды и перейти обратно в жидкость. Это конденсация пара. В конце концов, при данной температуре процессы испарения и конденсации взаимно компенсируются, то есть устанавливается состояние термодинамического равновесия. Водяной пар, находящийся в этом случае над поверхностью жидкости, называется насыщенным.

Если температуру повысить, то скорость испарения увеличивается, и равновесие устанавливается при большей плотности водяного пара. Таким образом, плотность насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (см. рисунок).

Рисунок к заданию 18 ОГЭ по физике — Тепловые Явления

Для возникновения тумана необходимо, чтобы пар стал не просто насыщенным, а пересыщенным. Водяной пар становится насыщенным (и пересыщенным) при достаточном охлаждении (процесс $AB$) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс $AC$). Соответственно выпадающий туман называют туманом охлаждения и туманом испарения.

Второе условие, необходимое для образования тумана, — это наличие ядер (центров) конденсации. Роль ядер могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Чем больше загрязнённость воздуха, тем большей плотностью отличаются туманы.

Источник: ФИПИ

Решение

По тексту, туман возникает, когда водяной пар в воздухе становится пересыщенным (и в воздухе есть центры конденсации). Сделать пар пересыщенным можно двумя путями, и оба показаны на графике стрелками из точки $A$.

Первый путь — охлаждение воздуха (процесс $AB$). Пара в воздухе столько же, но при более низкой температуре плотность насыщенного пара меньше, и имеющийся пар оказывается «лишним». Так получается туман охлаждения. По условию температура не менялась, значит, этот путь отпадает.

Второй путь — дополнительное испарение воды (процесс $AC$). Температура остаётся прежней, а пара в воздухе становится больше. Плотность пара растёт, доходит до плотности насыщенного пара при этой температуре и превышает её — пар становится пересыщенным. Так получается туман испарения.

Для второго пути менять температуру не нужно. Значит, туман наблюдать можно: если в воздух испарится дополнительная вода (например, над тёплой рекой или озером), возникнет туман испарения.

Ответ

Да, можно: это туман испарения — пар становится пересыщенным за счёт дополнительного испарения воды, без охлаждения.

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)