Номер 236, страница 42 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Проведение эксперимента и наблюдения

1. Зафиксируем начальную температуру воздуха с помощью спиртового термометра. Допустим, она составляет $T_{начальная}$ = 22 °C.

2. Смочим кусок ваты или марли в легкоиспаряющейся жидкости, например, в ацетоне, и обернем им резервуар термометра. Мы будем наблюдать, как столбик спирта в термометре начнет быстро опускаться. Это означает, что температура падает.

3. Через 3–5 минут запишем новое показание термометра. Температура значительно понизится, например, до $T_{ацетон}$ = 12 °C.

4. Теперь повторим опыт, но с использованием воды. Дадим термометру вернуться к начальной температуре $T_{начальная}$. Смочим другой кусок ваты в воде и обернем резервуар термометра. Мы снова увидим понижение температуры, но оно будет происходить медленнее и будет менее значительным, чем в случае с ацетоном.

5. Через 3–5 минут запишем показание термометра. Оно будет ниже начального, но выше, чем в опыте с ацетоном, например, $T_{вода}$ = 19 °C.

Сравнение результатов и вывод

Сравнивая показания, мы видим, что $T_{ацетон} < T_{вода} < T_{начальная}$. В обоих случаях температура понизилась, но при испарении ацетона охлаждение было более сильным.

Это явление объясняется следующим образом. Испарение — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Для того чтобы молекула покинула поверхность жидкости, ей необходимо преодолеть силы притяжения со стороны других молекул. На это требуется энергия. Эту энергию (теплоту парообразования) жидкость забирает у окружающей среды. В нашем эксперименте жидкость забирает энергию у резервуара термометра.

В процессе испарения жидкость покидают наиболее "быстрые" молекулы, обладающие наибольшей кинетической энергией. В результате средняя кинетическая энергия оставшихся молекул уменьшается, что и приводит к понижению температуры жидкости и охлаждению контактирующего с ней термометра.

Ацетон испаряется гораздо быстрее воды, так как он является более летучей жидкостью. Это означает, что за одно и то же время с поверхности ваты улетучивается большее количество молекул ацетона, чем молекул воды. Следовательно, ацетон поглощает энергию из окружающей среды интенсивнее, что приводит к более быстрому и сильному охлаждению.

Таким образом, проведенный эксперимент наглядно демонстрирует, что при испарении жидкости происходит понижение температуры. Это доказывает, что процесс испарения требует затрат энергии, которая поглощается из самой жидкости и окружающей среды.

Ответ: Эксперимент с термометром, обернутым смоченной в жидкости ватой, показывает понижение температуры. Это происходит потому, что для перехода в газообразное состояние (испарения) молекулы жидкости забирают энергию у термометра. Следовательно, при испарении энергия поглощается. Охлаждение более заметно при использовании легкоиспаряющейся жидкости (ацетона), так как она испаряется интенсивнее и, соответственно, поглощает энергию с большей скоростью, чем вода.