создай 2 варианта по 8 вопросов на тему " Парообразование и конденсация " с ответами

Кратко

Ниже — два варианта по 8 вопросов на тему «Парообразование и конденсация» с ответами и решениями. Все задания опираются на одну схему: жидкость ⇄ пар; вправо (испарение, кипение) энергия поглощается, влево (конденсация) — выделяется. Количество теплоты на сам переход считается по \(Q = Lm\), на нагревание/охлаждение — по \(Q = cm\Delta t\).

Принцип, по которому решается любое похожее задание

1. Определи, какой это переход. Жидкость → пар (парообразование) — теплота затрачивается; пар → жидкость (конденсация) — теплота выделяется.
2. Смотри на температуру. Если жидкость уже при температуре кипения и мы превращаем её в пар (или пар конденсируется при этой температуре), работает только \(Q = Lm\). Если температура меняется — добавляется \(Q = cm\Delta t\).
3. \(L\) — табличная величина, зависит от рода вещества: для воды \(L = 2{,}3\cdot10^6\) Дж/кг, для спирта \(0{,}9\cdot10^6\) Дж/кг. Не путать с \(c\) (удельная теплоёмкость, Дж/(кг·°С)).
4. В комбинированной задаче (пар сконденсировался и вода остыла) количества теплоты складываются, если теплота в обоих процессах выделяется.
5. Испарение зависит от температуры, площади свободной поверхности, рода жидкости и движения воздуха над ней; кипение идёт по всему объёму при температуре кипения, которая зависит от давления, и при кипении температура не растёт.

Вариант 1

1. Дайте определение парообразования. Назовите два вида парообразования.
2. Перечислите три фактора, от которых зависит скорость испарения жидкости.
3. Что такое конденсация? Поглощается или выделяется энергия при конденсации?
4. При каком условии вода кипит при 100 °С?
5. Какое количество теплоты нужно для превращения в пар 0,5 кг воды при 100 °С? \(L = 2{,}3\cdot10^6\) Дж/кг.
6. Какое количество теплоты выделится при конденсации 200 г водяного пара при 100 °С и последующем охлаждении полученной воды до 20 °С? \(c = 4200\) Дж/(кг·°С).
7. Почему бельё сохнет быстрее на ветру?
8. Почему при кипении температура жидкости не повышается, хотя нагревание продолжается?

Ответы и решения (вариант 1)

1. Парообразование — переход жидкости в пар (газ). Виды: испарение (с поверхности, при любой температуре) и кипение (по всему объёму, при температуре кипения).
2. От температуры жидкости; от площади свободной поверхности; от рода жидкости; от скорости движения воздуха над поверхностью (ветра).
3. Конденсация — переход пара в жидкость. Энергия выделяется (обратный процесс испарению).
4. При нормальном атмосферном давлении (101 325 Па ≈ 760 мм рт. ст.).
5. \(Q = Lm = 2{,}3\cdot10^6 \cdot 0{,}5 = 1{,}15\cdot10^6\) Дж ≈ 1,15 МДж.
6. Конденсация: \(Q_1 = Lm = 2{,}3\cdot10^6\cdot0{,}2 = 4{,}6\cdot10^5\) Дж. Охлаждение: \(Q_2 = cm\Delta t = 4200\cdot0{,}2\cdot80 = 6{,}72\cdot10^4\) Дж. Итого \(Q = Q_1+Q_2 \approx 5{,}27\cdot10^5\) Дж ≈ 527 кДж (теплота выделяется).
7. Ветер уносит образующийся пар, поэтому обратная конденсация пара в жидкость почти не идёт — испарение преобладает.
8. Подводимая энергия расходуется на отрыв молекул от жидкости (на само парообразование), а не на увеличение средней кинетической энергии молекул, поэтому температура постоянна.

Вариант 2

1. Чем кипение отличается от испарения? Укажите не менее двух отличий.
2. Что показывает удельная теплота парообразования? Что означает \(L = 2{,}3\cdot10^6\) Дж/кг для воды?
3. Почему испарение идёт при любой температуре, а кипение — только при определённой?
4. Пар и жидкость находятся в закрытом сосуде в состоянии динамического равновесия. Что это значит и как такой пар называют?
5. Какое количество теплоты нужно, чтобы превратить в пар 2 кг спирта при температуре кипения? \(L = 0{,}9\cdot10^6\) Дж/кг.
6. При конденсации водяного пара при 100 °С выделилось 460 кДж теплоты. Какая масса пара сконденсировалась?
7. Почему в сырую погоду мокрое бельё сохнет очень медленно?
8. Почему пар у носика чайника не виден, а на некотором расстоянии от него виден как «облачко»?

Ответы и решения (вариант 2)

1. Испарение происходит с поверхности и при любой температуре; кипение — по всему объёму жидкости, при определённой температуре (температуре кипения) и с образованием пузырьков пара; при кипении температура жидкости не меняется.
2. \(L\) показывает, какое количество теплоты нужно для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения (и столько же выделяется при конденсации 1 кг пара). Для воды: на 1 кг — \(2{,}3\cdot10^6\) Дж.
3. Испарение — отрыв наиболее быстрых молекул с поверхности, а такие молекулы есть при любой температуре. Кипение начинается, когда давление насыщенного пара внутри пузырьков сравнивается с внешним давлением, — это возможно лишь при достижении температуры кипения.
4. За единицу времени столько же молекул покидает жидкость, сколько возвращается в неё, — число молекул пара и жидкости не меняется. Такой пар называют насыщенным.
5. \(Q = Lm = 0{,}9\cdot10^6\cdot2 = 1{,}8\cdot10^6\) Дж = 1,8 МДж.
6. \(m = \dfrac{Q}{L} = \dfrac{4{,}6\cdot10^5}{2{,}3\cdot10^6} = 0{,}2\) кг = 200 г.
7. Влажность воздуха высокая: молекулы пара часто возвращаются в воду, конденсация почти уравновешивает испарение, поэтому бельё сохнет медленно.
8. У носика пар ещё горячий и ненасыщенный, он невидим. Дальше пар охлаждается, становится насыщенным и конденсируется в мельчайшие капельки воды — их и видно как туман.

Проверка

• Размерность: \(Lm\) даёт Дж/кг · кг = Дж ✔; \(cm\Delta t\) даёт Дж/(кг·°С) · кг · °С = Дж ✔.
• Числа варианта 1: \(2{,}3\cdot10^6\cdot0{,}5 = 1{,}15\cdot10^6\) ✔; \(460\ 000 + 67\ 200 = 527\ 200\) Дж ✔.
• Числа варианта 2: \(0{,}9\cdot10^6\cdot2 = 1{,}8\cdot10^6\) ✔ (обратная проверка: \(1{,}8\cdot10^6/0{,}9\cdot10^6 = 2\) кг ✔); \(4{,}6\cdot10^5/2{,}3\cdot10^6 = 0{,}2\) кг ✔ (обратная проверка: \(0{,}2\cdot2{,}3\cdot10^6 = 4{,}6\cdot10^5\) Дж ✔).
• Типичные ошибки: путать \(L\) и \(c\); применять \(Q = Lm\) к нагреванию; забывать, что при кипении температура не меняется; терять второе слагаемое в комбинированной задаче.