Номер 2, страница 47 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

2. Почему температура жидкости в процессе кипения не изменяется?

Почему температура жидкости в процессе кипения не изменяется?

Температура вещества является мерой средней кинетической энергии его молекул. Когда мы подводим тепло к жидкости, эта энергия поглощается молекулами, их средняя кинетическая энергия увеличивается, и, как следствие, температура жидкости растет.

Однако этот процесс продолжается только до тех пор, пока жидкость не достигнет определенной температуры, называемой температурой кипения. При достижении этой температуры дальнейший подвод тепла перестает увеличивать температуру жидкости. Вместо этого вся поступающая энергия начинает расходоваться на совершенно другой процесс — фазовый переход из жидкого состояния в газообразное (пар).

Этот процесс можно объяснить на молекулярном уровне. В жидкости молекулы связаны друг с другом силами межмолекулярного притяжения. Чтобы жидкость превратилась в пар, этим молекулам необходимо сообщить энергию, достаточную для преодоления этих сил и для совершения работы против внешнего давления. Эта энергия называется теплотой парообразования.

В процессе кипения подводимая извне энергия ($Q$) целиком уходит на разрыв межмолекулярных связей и превращение жидкости в пар. При этом средняя кинетическая энергия молекул, остающихся в жидкой фазе, не изменяется. Наиболее "быстрые" молекулы, энергия которых достаточна для отрыва, покидают жидкость, а средняя энергия оставшихся сохраняется. Поэтому, пока вся жидкость не испарится, ее температура будет оставаться постоянной и равной температуре кипения. Количество теплоты, необходимое для парообразования, определяется формулой:

$Q = L \cdot m$

где $L$ — удельная теплота парообразования (характеристика вещества), а $m$ — масса испарившейся жидкости.

Таким образом, постоянство температуры при кипении — это следствие того, что вся получаемая системой энергия расходуется на изменение ее внутреннего состояния (потенциальной энергии взаимодействия молекул) при фазовом переходе, а не на увеличение кинетической энергии молекул.

Ответ: В процессе кипения вся подводимая к жидкости энергия расходуется не на увеличение ее температуры (то есть, средней кинетической энергии молекул), а на фазовый переход — превращение жидкости в пар. Эта энергия, называемая теплотой парообразования, идет на разрыв межмолекулярных связей и работу по расширению пара.