Номер 235, страница 42 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Что будет с водой в маленькой кастрюле, когда вода в большой кастрюле закипит?

Кипение — это процесс парообразования, который происходит во всём объёме жидкости при достижении определённой температуры, называемой температурой кипения. Для чистой воды при нормальном атмосферном давлении эта температура составляет $100°\text{C}$.

Когда вода в большой кастрюле закипает, её температура устанавливается на отметке $100°\text{C}$ и остаётся постоянной в процессе кипения. Маленькая кастрюля с водой находится в контакте с кипящей водой большой кастрюли, поэтому между ними происходит теплообмен. Вода в маленькой кастрюле будет нагреваться до тех пор, пока её температура не сравняется с температурой окружающей среды, то есть с температурой кипящей воды в большой кастрюле, которая равна $100°\text{C}$.

Однако для того, чтобы вода в маленькой кастрюле сама начала кипеть, ей необходимо не только достичь температуры $100°\text{C}$, но и продолжать получать энергию (скрытую теплоту парообразования) для перехода из жидкого состояния в газообразное. Поскольку температура воды в обеих кастрюлях станет одинаковой ($100°\text{C}$), разность температур, необходимая для дальнейшей передачи тепла от большой кастрюли к маленькой, исчезнет. Следовательно, вода в маленькой кастрюле нагреется до $100°\text{C}$, но кипеть не будет.

Ответ: Вода в маленькой кастрюле нагреется до температуры кипения ($100°\text{C}$), но не закипит.

Что после этого произойдет с водой в маленькой кастрюле?

Добавление соли в воду в большой кастрюле приводит к повышению температуры кипения раствора. Это связано с тем, что молекулам воды становится труднее покидать жидкость из-за взаимодействия с ионами соли. Температура кипения солёной воды будет выше $100°\text{C}$ и будет зависеть от концентрации соли.

Теперь источником тепла для маленькой кастрюли является кипящая солёная вода, температура которой $T_{кип. сол.} > 100°\text{C}$. В то же время, температура кипения чистой воды в маленькой кастрюле по-прежнему составляет $T_{кип. чист.} = 100°\text{C}$.

Поскольку теперь температура окружающей среды (солёной воды) выше температуры кипения воды в маленькой кастрюле ($T_{кип. сол.} > T_{кип. чист.}$), возникает устойчивая разность температур. Эта разность обеспечивает непрерывный поток тепла от большой кастрюли к маленькой, даже после того, как вода в ней достигнет $100°\text{C}$. Эта дополнительная энергия пойдет на парообразование, и вода в маленькой кастрюле начнёт кипеть.

Ответ: После добавления соли в большую кастрюлю вода в маленькой кастрюле закипит.

Что можно сказать о температуре кипения соленой воды?

Наблюдаемый эксперимент наглядно демонстрирует, что для того, чтобы заставить кипеть чистую воду (в маленькой кастрюле), температура окружающей её жидкости (солёной воды в большой кастрюле) должна быть выше $100°\text{C}$. Это напрямую указывает на то, что температура кипения солёной воды выше, чем у пресной. Растворение соли в воде повышает её температуру кипения.

Ответ: Температура кипения солёной воды выше температуры кипения чистой (пресной) воды.