Номер 12, страница 49 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

12. В кастрюле с водой плавает пробирка, наполненная водой. При нагревании вода в кастрюле закипает. Закипит ли вода в пробирке?

Решение

Для того чтобы жидкость закипела (перешла из жидкого состояния в газообразное с образованием пузырьков пара по всему объему), необходимо выполнение двух ключевых условий:

1. Жидкость должна быть нагрета до своей температуры кипения. При нормальном атмосферном давлении для воды эта температура составляет 100 °C.
2. После достижения температуры кипения к жидкости необходимо продолжать подводить теплоту. Эта энергия, называемая удельной теплотой парообразования, расходуется не на дальнейшее повышение температуры, а на сам процесс превращения жидкости в пар.

В рассматриваемом случае вода в кастрюле нагревается и закипает. Это означает, что ее температура достигла 100 °C и поддерживается на этом уровне за счет непрерывного подвода тепла от плиты. Эта энергия расходуется на парообразование воды в кастрюле.

Пробирка с водой плавает в этой кипящей воде. За счет теплообмена вода в пробирке также будет нагреваться. Источником тепла для нее является окружающая вода в кастрюле, температура которой 100 °C. Следовательно, максимальная температура, до которой может нагреться вода в пробирке, — это 100 °C. Таким образом, первое условие для кипения воды в пробирке выполняется: она достигает температуры кипения.

Однако для выполнения второго условия — непрерывного подвода теплоты для парообразования — необходима разность температур между источником тепла и нагреваемым телом. В данном случае источником тепла для пробирки является вода в кастрюле (100 °C), и вода в самой пробирке тоже нагрелась до 100 °C. Поскольку их температуры одинаковы, разность температур $ΔT$ равна нулю. При $ΔT = 0$ теплопередача от воды в кастрюле к воде в пробирке прекращается. Следовательно, вода в пробирке не сможет получить дополнительную энергию, необходимую для процесса кипения.

Таким образом, вода в пробирке достигнет температуры кипения, но сам процесс кипения не начнется.

Ответ:

Нет, вода в пробирке не закипит. Она нагреется до температуры кипения (100 °C), но сам процесс кипения не начнется, так как для этого необходим дальнейший подвод теплоты, который невозможен из-за отсутствия разности температур между кипящей водой в кастрюле и водой в пробирке.