Номер 3, страница 35 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Температура кипения жидкости — это температура, при которой давление её насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Для воды, кипящей в открытом сосуде, внешним давлением является атмосферное давление.

Атмосферное давление зависит от высоты. Чем выше точка наблюдения, тем ниже давление, так как столб воздуха над этой точкой меньше. Соответственно, чем ниже точка наблюдения (ниже уровня моря), тем давление выше.

Рассмотрим зависимость температуры кипения от давления в каждом из предложенных случаев:

а) на уровне моря

На уровне моря действует нормальное атмосферное давление, которое составляет примерно 101,3 кПа (или 1 атмосфера). При этом давлении температура кипения воды по определению равна 100 °C.

б) на вершине горы

На вершине горы высота над уровнем моря значительна, поэтому атмосферное давление там будет ниже нормального. Поскольку для кипения требуется, чтобы давление насыщенного пара воды сравнялось с внешним (атмосферным) давлением, а оно понижено, то и кипение начнется при более низкой температуре (меньше 100 °C).

в) в глубокой шахте

В глубокой шахте мы находимся ниже уровня моря, поэтому столб воздуха над нами выше и плотнее. Атмосферное давление в шахте будет выше нормального. Чтобы вода закипела, давление её насыщенного пара должно преодолеть это повышенное внешнее давление. Для этого потребуется нагреть воду до температуры выше 100 °C.

Таким образом, существует прямая зависимость между атмосферным давлением и температурой кипения воды. Сравнивая давление в трех точках, получаем:

$P_{гора} < P_{уровень\;моря} < P_{шахта}$

Следовательно, для температур кипения будет выполняться такое же соотношение:

$T_{кип.,\;гора} < T_{кип.,\;уровень\;моря} < T_{кип.,\;шахта}$

Самая высокая температура кипения будет в месте с самым высоким давлением.

Ответ: Температура кипящей воды будет выше в глубокой шахте.