Номер 6, страница 42 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

6. Может ли ртуть находиться в твердом состоянии, а воздух — в жидком?

При каких условиях?

Может ли ртуть находиться в твердом состоянии, а воздух — в жидком?

Да, такое одновременное состояние этих веществ возможно.

При каких условиях?

Это возможно при соблюдении определенного температурного режима при заданном давлении (как правило, рассматривается нормальное атмосферное давление). Чтобы определить эти условия, необходимо сравнить температуры фазовых переходов ртути и основных компонентов воздуха.

1. Ртуть (Hg): Ртуть переходит из жидкого состояния в твердое (замерзает) при температуре плавления. При нормальном атмосферном давлении ($P_{атм} \approx 101,3$ кПа) эта температура составляет:

$T_{плавления\ ртути} = -38,83^{\circ}C$

Следовательно, чтобы ртуть находилась в твердом агрегатном состоянии, температура окружающей среды должна быть ниже или равна этой величине: $T \le -38,83^{\circ}C$.

2. Воздух: Воздух является смесью газов, в основном состоящей из азота (N₂, около 78%) и кислорода (O₂, около 21%). Из-за этого у него нет одной четкой точки кипения, а есть температурный интервал конденсации. При нормальном атмосферном давлении:

- Температура кипения (конденсации) кислорода: $T_{кипения\ O_2} = -183^{\circ}C$.

- Температура кипения (конденсации) азота: $T_{кипения\ N_2} = -195,8^{\circ}C$.

Чтобы воздух полностью перешел в жидкое состояние, температура должна опуститься ниже температуры конденсации его основного компонента — азота. Жидкий воздух существует в узком диапазоне температур, так как при дальнейшем охлаждении он замерзает (переходит в твердое состояние) при температуре около $-210^{\circ}C$. Таким образом, жидкий воздух существует в диапазоне температур примерно от $-210^{\circ}C$ до $-196^{\circ}C$.

Вывод:

Сравнивая условия, мы видим, что температурный интервал для существования жидкого воздуха (приблизительно от $-210^{\circ}C$ до $-196^{\circ}C$) полностью находится внутри температурного диапазона, необходимого для твердого состояния ртути ($T \le -38,83^{\circ}C$).

Таким образом, если охладить систему до температуры, например, $T = -200^{\circ}C$ при нормальном атмосферном давлении, то воздух будет находиться в жидком состоянии, а ртуть — в твердом.

Ответ: Да, может. Это происходит при нормальном атмосферном давлении в диапазоне температур примерно от $-210^{\circ}C$ до $-196^{\circ}C$. В этих условиях воздух конденсируется и становится жидкостью, а ртуть, чья температура замерзания значительно выше ($-38,83^{\circ}C$), уже будет находиться в твердом агрегатном состоянии.