1. Из чайника выкипела почти вся вода. В некоторый момент времени массы воды и пара в нём оказались равными. Их температура 100 °С. Можно ли утверждать, что внутренняя энергия пара и внутренняя энергия воды одинаковы? 2. Где кипящая вода горячее — на уровне моря, на высокой горе или в глубокой шахте? Ответ обоснуйте. 3. В закрытом сосуде спирт закипел при температуре 50 °С. Что можно сказать о давлении в сосуде? 4. На одной координатной плоскости изобразите примерные графики зависимости температуры от времени при нагревании и кипении воды и спирта одинаковой массы. Жидкости нагреваются на одинаковых горелках. 5. В кастрюле кипит вода и варится картофель. Чтобы ускорить варку, девочка увеличила подачу газа в горелку в 4 раза. Быстрее ли сварится картофель? 6*. Ртуть кипит при температуре 357 °С, однако ртутные термометры применяют для измерения и более высоких температур. Почему это возможно?

Нет, нельзя утверждать, что внутренняя энергия пара и внутренняя энергия воды одинаковы, даже если их температуры равны. Внутренняя энергия зависит не только от температуры, но и от агрегатного состояния вещества. Вода в жидком состоянии и водяной пар (газ) имеют разную внутреннюю энергию при одинаковых температурах.

Кипящая вода горячее на уровне моря. Это связано с тем, что на уровне моря атмосферное давление больше, чем на высоких горах и в глубоких шахтах. Более высокое давление заставляет воду закипать при температуре выше 100 °C. На высоте атмосферное давление ниже, и вода закипает при более низкой температуре. В глубокой шахте давление также может увеличиваться, но в большинстве случаев вода будет закипать при температуре ниже 100 °C из-за значительного давления.

Если спирт закипел при температуре 50 °C, то это значит, что в закрытом сосуде давление в нем выше атмосферного. Температура закипания жидкости зависит от давления: чем выше давление, тем выше температура, при которой происходит кипение. Таким образом, поскольку спирт закипает при более низкой температуре, чем обычно (при стандартном атмосферном давлении), можно сделать вывод о том, что давление в сосуде увеличено.

(На этом этапе я не могу нарисовать графики, но могу описать их.)

• График для воды: после начальной фазы нагрева температура воды будет расти до 100 °C. Затем будет горизонтальный участок (кипение), где температура останется на уровне 100 °C пока вся вода не превратится в пар. После этого температура пара будет расти.
• График для спирта: спирт будет сначала нагреваться, пока его температура не достигнет точки кипения (например, ~78 °C для этилового спирта). Затем он также будет иметь горизонтальный участок (кипение), но температура остановится на уровне, соответствующем точке кипения спирта, пока не испарится вся жидкость.

Скорее всего, картофель не сварится быстрее, даже если девочка увеличивает подачу газа. Вода будет продолжать кипеть при 100°C, а даже если температура пламени увеличивается, это не приведет к повышению температуры кипящей воды, так как вода будет продолжать отдавать тепло, выполняя работу по превращению в пар. Таким образом, это не ускорит процесс варки картофеля, так как самой воды не станет горячее.

Ртуть может использоваться для измерения температур выше своей точки кипения из-за свойства, которое мы называем "позитивная давление". Когда ртуть нагревается до температуры кипения, образующийся пар находится внутри термометра и создает давление. Это позволяет ртути оставаться в жидком состоянии, даже если температура выигрывает от точки кипения, главное, чтобы давление в сосуде было достаточно высоким. Термометры также могут быть конструктивно спроектированы таким образом, чтобы предохранять ртуть от скипания, что позволяет измерить более высокие температуры, чем сами ртуть.