Номер 204, страница 37 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Хотя температура кипящей воды и пара, находящегося с ней в равновесии, одинакова (100 °C при нормальном атмосферном давлении), их внутренняя энергия различна. Чтобы превратить воду в пар, необходимо затратить дополнительную энергию, которая идет на разрыв межмолекулярных связей в жидкости. Эта энергия называется теплотой парообразования, и она "запасается" в паре.

Когда пар или кипяток контактируют с кожей, они отдают ей тепло. Однако количество этого тепла будет разным.

1. Ожог кипящей водой: При контакте с кожей кипяток массой $\text{m}$ отдает тепло, просто остывая. Количество выделившейся теплоты ($Q_{воды}$) определяется по формуле:

$Q_{воды} = c \cdot m \cdot (t_{кипения} - t_{конечная})$

где $\text{c}$ — удельная теплоемкость воды, $t_{кипения}$ — 100 °C, а $t_{конечная}$ — конечная температура воды на коже.

2. Ожог паром: Когда пар той же массы $\text{m}$ и температуры 100 °C попадает на кожу, процесс передачи тепла происходит в два этапа:

- Конденсация: Сначала пар конденсируется, превращаясь в кипяток при той же температуре 100 °C. В ходе этого процесса выделяется значительное количество энергии — теплота конденсации ($Q_{конд}$), которая равна по величине теплоте парообразования.

$Q_{конд} = L \cdot m$

где $\text{L}$ — удельная теплота парообразования воды (для воды $L \approx 2,3 \cdot 10^6$ Дж/кг).

- Остывание: Затем образовавшаяся горячая вода остывает, отдавая тепло так же, как и в первом случае.

$Q_{остывания} = c \cdot m \cdot (t_{кипения} - t_{конечная})$

Общее количество теплоты, которое отдает пар, является суммой этих двух величин:

$Q_{пара} = Q_{конд} + Q_{остывания} = L \cdot m + c \cdot m \cdot (t_{кипения} - t_{конечная})$

Таким образом, пар отдает коже значительно больше тепла ($Q_{пара} \gg Q_{воды}$) за счет огромной энергии, выделяющейся при конденсации. Именно это дополнительное тепло и вызывает более глубокие и сильные ожоги.

Ответ: Ожоги паром более сильные, чем ожоги кипящей водой, потому что пар при контакте с кожей не только остывает, но и конденсируется (превращается в воду). В процессе конденсации выделяется дополнительное, очень большое количество энергии (удельная теплота парообразования), которое и вызывает более тяжелые повреждения тканей.