Задание №5 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы ответить на вопрос, какое вещество обжигает сильнее, необходимо сравнить количество теплоты, которое передаётся коже при контакте с водой и водяным паром при одинаковой температуре (например, при $100 \text{ °C}$).

1. Рассмотрим процесс при контакте с горячей водой. Если вода попадает на кожу, она начинает остывать, отдавая тепло. Количество теплоты, выделяемое при охлаждении воды массой $m$, рассчитывается по формуле: $Q_{\text{охл}} = c \cdot m \cdot \Delta t$, где $c$ — удельная теплоёмкость воды, а $\Delta t$ — изменение температуры.

2. Рассмотрим процесс при контакте с водяным паром. Прежде чем начать остывать как вода, пар должен сначала перейти из газообразного состояния в жидкое. Этот процесс называется конденсацией. При конденсации пара выделяется огромное количество энергии. Количество теплоты, выделяющееся при превращении пара в воду при постоянной температуре, рассчитывается по формуле: $Q_{\text{конд}} = L \cdot m$, где $L$ — удельная теплота парообразования (для воды она очень велика и составляет около $2,3 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$).

3. Таким образом, при попадании на кожу пара, он сначала конденсируется, отдавая коже энергию $Q_{\text{конд}}$, и только после этого превращается в горячую воду, которая продолжает отдавать тепло при остывании. Суммарная энергия, передаваемая коже паром, значительно больше, чем энергия, передаваемая просто горячей водой той же массы.

4. Следовательно, водяной пар обжигает сильнее именно из-за дополнительной энергии, выделяющейся в процессе фазового перехода (конденсации).

Ответ: 3

Источник: ФИПИ