Кипение воды в гейзере
Статья к заданиюГейзеры
Прочитайте текст и выполните задания.
Гейзеры
Гейзеры (горячие источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара) располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.
Чтобы понять физику гейзеров, вспомним, что температура кипения воды зависит от давления (см. рисунок 1).
Рисунок 1. Зависимость температуры кипения воды от давления
Представим себе 20-метровую гейзерную трубку, наполненную горячей водой. По мере увеличения глубины температура воды растёт. Одновременно возрастает и давление: оно складывается из атмосферного давления и давления столба воды в трубке. При этом везде по длине трубки температура воды оказывается несколько ниже температуры кипения, соответствующей давлению на той или иной глубине.
Теперь предположим, что по одному из боковых протоков в трубку поступила порция пара. Пар вошёл в трубку и поднял воду до некоторого нового уровня, а часть её вылилась из трубки в бассейн. При этом температура поднятой воды может оказаться выше температуры кипения при новом давлении, и тогда вода немедленно закипает. При кипении образуется пар, который ещё выше поднимает воду, заставляя её выливаться в бассейн.
В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Часть воды вылилась, и над паром остался столб воды высотой 10 м. Вода на этой глубине находится при температуре 100 °C. Атмосферное давление $10^5\ \text{Па}$. Закипит или нет поднятая паром вода? Ответ поясните.
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
| В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Часть воды вылилась, и над паром остался столб воды высотой 10 м. Вода на этой глубине находится при температуре 100 °С. Атмосферное давление 105 Па. Закипит или нет поднятая паром вода? Ответ поясните. | ||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
Из чего складывается давление на глубине под столбом воды?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
Используйте формулу $p = p_0 + \rho gh$ и учтите, что температура кипения воды при повышении давления увеличивается.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
При $\rho = 1000\ \text{кг/м}^3$, $g \approx 10\ \text{Н/кг}$ и $h = 10\ \text{м}$ получаем $p = 10^5 + 1000 \cdot 10 \cdot 10 = 2 \cdot 10^5\ \text{Па}$. При таком давлении температура кипения выше $100\ ^\circ\text{C}$, поэтому вода не закипит.