1. На рисунке 22 показаны графики зависимости температуры от времени при нагревании и кипении воды, спирта и эфира.
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
УПРАЖНЕНИЕ 14
- На рисунке 22 показаны графики зависимости температуры от времени при нагревании и кипении воды, спирта и эфира. Массы жидкостей одинаковы, нагреватели одинаковой мощности. Определите, какой жидкости соответствуют графики 1, 2, 3.
- Нагреется ли вода до более высокой температуры, если её дольше кипятить?
- Объясните, почему высоко в горах вода закипает при температуре ниже 100 °C. [Рисунок: график в осях \(t, {}^\circ\text{C}\) — \(\tau, \text{мин}\). На оси температур отмечены 0, 35, 78, 100. Из начала координат выходят три линии: 1 — самая крутая, выходит на горизонтальный участок при 35 °C; 2 — менее крутая, выходит на горизонтальный участок при 78 °C; 3 — самая пологая, выходит на горизонтальный участок при 100 °C. Горизонтальные участки соответствуют кипению. Внизу подпись: Рис. 22.]
Кратко:
- График 1 — эфир, график 2 — спирт, график 3 — вода.
- Нет, при кипении вода не нагревается выше температуры кипения.
- В горах атмосферное давление ниже, поэтому вода закипает при температуре меньше 100 °C.
1. Какая жидкость соответствует графикам
Горизонтальные участки графиков — это кипение. По рисунку 22 они находятся при температурах 35 °C, 78 °C и 100 °C.
При нормальном атмосферном давлении:
- эфир кипит примерно при 35 °C;
- спирт — примерно при 78 °C;
- вода — при 100 °C.
Значит:
- 1 — эфир;
- 2 — спирт;
- 3 — вода.
Это можно проверить и по наклону графиков. При одинаковой мощности нагревателя \(P\) и одинаковой массе \(m\): \[ P = c m \frac{\Delta T}{\Delta t}, \qquad \text{откуда} \qquad \frac{\Delta T}{\Delta t} = \frac{P}{c m}. \] Чем меньше удельная теплоёмкость \(c\), тем быстрее нагревается жидкость и тем круче идёт график. У эфира теплоёмкость меньше, чем у спирта и воды, поэтому график 1 самый крутой. У воды теплоёмкость наибольшая, поэтому график 3 самый пологий. Это совпадает с рисунком.
2. Нагреется ли вода, если кипятить дольше?
Нет. Пока вода кипит при постоянном внешнем давлении, её температура остаётся постоянной — около 100 °C при нормальном атмосферном давлении. Подводимая теплота расходуется не на нагревание воды, а на её превращение в пар. Если кипятить дольше, вода просто выкипит быстрее, но не станет горячее.
3. Почему в горах вода кипит ниже 100 °C?
Кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара внутри пузырьков становится равно внешнему атмосферному давлению. Высоко в горах атмосферное давление меньше, чем у поверхности Земли. Поэтому вода закипает при более низкой температуре, когда её давление насыщенного пара достигает этого меньшего внешнего давления. На больших высотах вода может кипеть примерно при 80–90 °C.
Проверка: график 1 раньше всех выходит на горизонтальный участок при 35 °C, а график 3 — позже всех при 100 °C. Это согласуется с тем, что эфир имеет самую низкую температуру кипения и меньшую теплоёмкость, а вода — самую высокую температуру кипения и большую теплоёмкость.
