Решение: Скорость закипания воды
Статья к заданиюТекст по физике «Перегретая жидкость»
Прочитайте текст и выполните задания.
Перегретая жидкость
Кипением называется процесс образования большого количества пузырьков пара, всплывающих и лопающихся на поверхности жидкости при её нагревании. На самом деле микроскопические пузырьки присутствуют в природной воде всегда, но только при кипении их размеры растут, и пузырьки становятся заметны. Одна из причин того, что в жидкости всегда есть микропузырьки, следующая. Жидкость, когда её наливают в сосуд, вытесняет оттуда воздух, но полностью этого сделать не может, и его маленькие пузырьки остаются в микротрещинах и неровностях внутренней поверхности сосуда. Кроме того, в воде обычно содержатся микропузырьки пара и воздуха, прилипшие к мельчайшим частицам пыли.
Жидкость, очищенная от микропузырьков, может существовать при температуре, превышающей температуру кипения. Такая жидкость называется перегретой. Перегретая жидкость находится в неустойчивом состоянии, и процесс закипания в ней может развиваться взрывообразно, если в жидкость попадают частицы, которые могут служить центрами парообразования. Например, если через перегретую жидкость пролетает заряженная частица, то образующиеся вдоль её траектории ионы становятся центрами парообразования. На основе этого эффекта, открытого Д. Глезером, в 1953 г. была создана пузырьковая камера – прибор для регистрации элементарных частиц.
В первом из двух одинаковых сосудов при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении находится свеженалитая сырая вода, во втором — такое же количество воды, подвергшейся предварительному длительному кипячению. В каком из сосудов при нагревании на одинаковых плитках вода закипит быстрее? Ответ поясните.
Решение по шагам
4 шагаВ свеженалитой сырой воде присутствуют микропузырьки воздуха и пара, а также пузырьки, закрепившиеся на неровностях стенок сосуда.
Эти микропузырьки служат центрами парообразования: при нагревании они увеличиваются, и в воде быстро начинается образование заметных пузырьков пара.
Длительное предварительное кипячение удаляет из воды значительную часть растворённого воздуха и микропузырьков. Поэтому такая вода может нагреться выше обычной температуры кипения, то есть стать перегретой.
Следовательно, при одинаковом нагревании раньше закипит свеженалитая сырая вода, поскольку в ней есть центры парообразования.
Быстрее закипит свеженалитая сырая вода: её микропузырьки служат центрами парообразования, тогда как предварительно кипячёная вода, очищенная от микропузырьков, может перегреться и закипеть позднее.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что предварительно кипячёная вода закипит быстрее только потому, что она уже кипела.
Не объяснить роль микропузырьков как центров парообразования.
Утверждать, что вода обязательно начинает кипеть сразу при достижении температуры кипения независимо от наличия центров парообразования.