Глава 1. Тепловые явления. § 21. Кипение — с. 82
Упражнение 18. Задача 5. В кастрюле кипит вода и варится картофель. Чтобы ускорить варку, девочка увеличила подачу газа в горелку в 4 раза. Быстрее ли сварится картофель?
Решение. Пока вода кипит, её температура остаётся постоянной и при данном давлении равна 100 °C. Увеличение подачи газа лишь увеличивает количество теплоты, получаемое водой в единицу времени, и вода быстрее превращается в пар (выкипает), но температура воды и картофеля не повышается. Скорость варки зависит от температуры, а не от интенсивности кипения.
Ответ: нет, картофель не сварится быстрее; увеличив подачу газа, девочка лишь зря расходует топливо и ускоряет выкипание воды. Достаточно убавить огонь, чтобы вода продолжала слабо кипеть.
Ответ: нет, картофель не сварится быстрее; увеличив подачу газа, девочка лишь зря расходует топливо и ускоряет выкипание воды. Достаточно убавить огонь, чтобы вода продолжала слабо кипеть.
Упражнение 18. Задача 6*. Ртуть кипит при температуре 357 °C, однако ртутные термометры применяют для измерения и более высоких температур. Почему это возможно?
Решение. Температура кипения зависит от давления: чем больше давление над жидкостью, тем выше температура кипения. В термометрах для высоких температур над ртутью в запаянном капилляре находится газ (например, азот) под большим давлением, а сам капилляр делают из прочного кварцевого стекла. Давление на ртуть в капилляре значительно превышает атмосферное, поэтому её температура кипения оказывается намного выше 357 °C, и ртуть остаётся жидкой при измерении температур, например, 500–700 °C.
Ответ: в таких термометрах ртуть находится под повышенным давлением газа, из-за чего температура её кипения повышается.
Ответ: в таких термометрах ртуть находится под повышенным давлением газа, из-за чего температура её кипения повышается.
§ 21. Дополнительный вопрос. В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. Предложите способ, как это можно сделать.
Воздух — смесь газов, главные из которых азот (около 78%) и кислород (около 21%). Их можно разделить, используя различие температур кипения (таблица 7): азот кипит при −196 °C, кислород при −183 °C. Воздух сильно сжимают и охлаждают, пока он не превратится в жидкость. Затем жидкому воздуху дают медленно нагреваться (дробная перегонка). Сначала, при более низкой температуре, кипит и испаряется азот. Остаётся жидкость, обогащённая кислородом, которая кипит при −183 °C; пары кислорода собирают и сжижают или закачивают в баллоны. Так же из воздуха получают азот и инертные газы.