Рассмотри изображение вместе с последним сообщением и историей диалога. Сначала определи, это продолжение текущей учебной цели или самостоятельное новое задание.

Это задание по физике на тему «Кипение». Разберу каждый пункт.

3. Где кипящая вода горячее?

Ответ: в глубокой шахте.

Температура кипения зависит от внешнего давления: чем оно больше, тем выше температура кипения.

• На высокой горе давление меньше атмосферного, поэтому вода кипит при температуре ниже \(100\,^\circ\mathrm{C}\).
• На уровне моря — около \(100\,^\circ\mathrm{C}\).
• В глубокой шахте давление больше атмосферного, поэтому вода кипит при температуре выше \(100\,^\circ\mathrm{C}\).

4. Спирт закипел при \(50\,^\circ\mathrm{C}\). Что с давлением?

Ответ: давление в сосуде меньше атмосферного.

При нормальном атмосферном давлении спирт кипит примерно при \(78\,^\circ\mathrm{C}\). Если он закипел уже при \(50\,^\circ\mathrm{C}\), значит, внешнее давление понижено: при меньшем давлении жидкость кипит при более низкой температуре. Давление в сосуде равно давлению насыщенных паров спирта при \(50\,^\circ\mathrm{C}\), а оно меньше атмосферного.

5. Графики нагревания и кипения воды и спирта

На одном графике по вертикали откладываем температуру \(t\), по горизонтали — время \(\tau\). Обе линии начинаются при комнатной температуре \(t_0 \approx 20\,^\circ\mathrm{C}\).

• Спирт нагревается быстрее: его удельная теплоёмкость меньше, поэтому график идёт круче. Он раньше достигает \(78\,^\circ\mathrm{C}\) и переходит в горизонтальный участок.
• Вода нагревается медленнее, достигает \(100\,^\circ\mathrm{C}\) позже. Её горизонтальный участок длиннее, потому что удельная теплота парообразования воды больше.

Ключевые формулы: \[ Q = cm\Delta t, \qquad Q = P\tau \quad\Rightarrow\quad \Delta t = \frac{P\tau}{cm}. \] Чем меньше \(c\), тем быстрее растёт температура. Во время кипения: \[ Q = \lambda m, \qquad \tau_{\text{кип}} = \frac{\lambda m}{P}. \] Чем больше \(\lambda\), тем дольше длится кипение при той же мощности горелки.

Схематично: линия спирта круче и раньше выходит на «полку» \(78\,^\circ\mathrm{C}\), линия воды положе, выходит на «полку» \(100\,^\circ\mathrm{C}\), и эта «полка» длиннее.

6. Быстрее ли сварится картофель?

Ответ: нет, не быстрее.

Пока вода кипит, её температура остаётся примерно \(100\,^\circ\mathrm{C}\) (при нормальном давлении). Вся дополнительная энергия от усиленной горелки идёт не на нагрев, а на парообразование — воду в пар. Картофель варится при температуре кипящей воды, а она не повысится. Увеличение газа лишь ускорит выкипание воды.

7*. Почему ртутный термометр работает при температурах выше \(357\,^\circ\mathrm{C}\)?

Ответ: потому что ртуть находится в запаянной трубке под давлением собственных паров.

Кипение наступает, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению. В запаянном термометре над ртутью нет атмосферного воздуха: пару некуда уходить, поэтому при нагревании выше \(357\,^\circ\mathrm{C}\) ртуть не закипает — давление её паров просто возрастает внутри закрытого объёма. Жидкость остаётся в равновесии со своим паром, и термометр продолжает работать, пока трубка герметична.

Общий принцип: температура кипения зависит от давления, а во время кипения температура жидкости не меняется, пока она вся не выкипит.