ID: 00040534
Источник: ФИПИ
Кипение — это когда пузырьки пара образуются во всём объёме жидкости и всплывают. Начаться оно может только тогда, когда давление пара внутри пузырька дорастёт до внешнего давления на жидкость: иначе пузырёк тут же схлопнется. Поэтому температура кипения не постоянна — она зависит от давления: чем сильнее жидкость сдавлена, тем выше нужно поднять температуру, чтобы она закипела. На вершине горы вода кипит при 90 °С, а под давлением в скороварке — при 110–120 °С.
Значит, план такой: найти давление на глубине 10 м, посмотреть, какая при нём температура кипения, и сравнить её с 125 °С.
Давление на глубине складывается из атмосферного, давящего сверху, и гидростатического — давления самого столба воды:
$$p=p_0+\rho g h$$
$$p=10^{5}+1000\cdot 10\cdot 10=10^{5}+10^{5}=2\cdot10^{5}\ \text{Па}$$
Получилось ровно вдвое больше нормального атмосферного давления. По справочным данным при давлении $2\cdot10^{5}$ Па вода кипит примерно при 120 °С.
Температура воды на этой глубине 125 °С, а кипеть при её давлении она начинает уже при ~120 °С. Вода оказалась перегретой: её температура выше температуры кипения при данном давлении, поэтому пузырьки пара смогут расти — начнётся бурное вскипание.
Поднятая паром вода закипит. Именно так и работает гейзер: порция пара приподнимает и частично выбрасывает воду, давление на оставшуюся воду резко падает, она мгновенно вскипает и выбрасывается фонтаном.