Задание №3 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Возьмём два стакана. Прогреем оба стакана и обернём один из них смоченной в горячей воде бумагой. Заполнив оба стакана этой же горячей водой, мы обнаружим, что вода в стакане, обёрнутом мокрой бумагой, охлаждается быстрее (см. рисунок). Какое явление объясняет этот факт?
кипение горячей воды
конденсация пара на поверхности бумаги
испарение воды с поверхности бумаги
испарение воды из стаканов
Правильный ответ
3
Пояснение
Решение.
Для объяснения данного опыта проанализируем физические процессы, происходящие в обоих стаканах.
1. Суть явления: В обоих стаканах находится горячая вода, которая остывает за счёт теплоотдачи в окружающую среду. Однако стакан, обёрнутый мокрой бумагой, охлаждается заметно быстрее. Это означает, что у него появился дополнительный канал потери энергии.
2. Роль испарения: Испарение — это процесс перехода молекул из жидкого состояния в газообразное. Этот процесс сопровождается поглощением энергии, так как для отрыва молекул от поверхности жидкости необходимо совершить работу против сил межмолекулярного притяжения. Эту энергию (скрытую теплоту парообразования) жидкость забирает у самой себя или у соприкасающихся с ней тел, что приводит к их охлаждению.
3. Сравнение стаканов:
— В обычном стакане вода испаряется только с открытой верхней поверхности.
— В стакане, обёрнутом мокрой бумагой, испарение происходит не только с поверхности воды внутри, но и с большой площади поверхности влажной бумаги. Поскольку бумага плотно прилегает к стенкам стакана, она забирает тепло, необходимое для испарения воды из пор бумаги, непосредственно от самого стакана и находящейся в нём воды.
4. Вывод: Интенсивное испарение воды с поверхности бумаги требует значительных затрат теплоты, что приводит к более быстрому понижению температуры воды в этом стакане по сравнению с обычным.
Таким образом, ключевым явлением, объясняющим ускоренное охлаждение, является испарение воды с поверхности бумаги.
Ответ: 3
Источник: ФИПИ