Задание 18

Применение информации из текста физического содержания · 63 задания

Задание №18
№18
Изменится ли и, если изменится, то как, намокание древесины, если её натереть воском? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
Задание №18
№18
Может ли воспринимаемый человеком интервал времени между молнией и сопровождающим её громовым раскатом составлять 90 с? Ответ поясните.
Звук
Задание №18
№18
Какой оттенок (голубоватый или красноватый) будет иметь источник белого света, например уличный фонарь, если его рассматривать сквозь туманную дымку?…
Дисперсия света
Задание №18
№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). Для механизма электризации, описанного в те…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
Задание №18
№18
Эффект Доплера справедлив и для звуковых волн. Изменяется ли, и если изменяется, то как, высота тона звукового сигнала поезда при его удалении от набл…
Звук
Задание №18
№18
Зависит ли, и если зависит, то как, глубина промерзания почвы от высоты снежного покрова при прочих равных условиях? Ответ поясните.
Виды теплопередачи
Задание №18
№18
Значительная часть энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Условно различают три составляющие диапазона инфракрасного излучения: коротково…
Электромагнитные волны
Задание №18
№18
Можно ли лёд, находящийся в состоянии, соответствующем точке А на диаграмме, перевести в пар, минуя жидкое состояние? Ответ поясните.
Испарение, конденсация, кипение
Задание №18
№18
Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
Задание №18
№18
На рисунке представлены экспериментальные данные о выбросах оксида углерода и смертности от болезней сердца и органов дыхания в течение нескольких лет…
Явления в природе
Задание №18
№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). В случае механизма электризации, описанного…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
Задание №18
№18
На рисунке представлены процессы нагревания с переходом в жидкое состояние для четырёх веществ, первоначально находившихся в твёрдом состоянии. Какой…
Основные положения МКТ

Задание №18 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

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 125 °С. Атмосферное давление 10⁵ Па. Закипит или нет поднятая паром вода? Ответ поясните.

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.

Ваше решениедо 2 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение.

Для того чтобы определить, закипит ли вода, необходимо сравнить её текущую температуру с температурой кипения при данном давлении. Если температура воды больше или равна температуре кипения для текущего давления, то вода закипит.

Дано:
$h = 10 \text{ м}$
$t = 125 \text{ °C}$
$P_{атм} = 10^5 \text{ Па}$
$\rho = 1000 \text{ кг/м}^3$ (плотность воды)
$g = 10 \text{ Н/кг}$
------------------
Закипит — ?

Рассуждение и расчёт:
1. Полное давление $P$ на глубине $h$ складывается из атмосферного давления и гидростатического давления столба жидкости:
$P = P_{атм} + \rho g h$

2. Подставим числовые значения для расчёта давления в Паскалях:
$P = 10^5 \text{ Па} + 1000 \text{ кг/м}^3 \cdot 10 \text{ Н/кг} \cdot 10 \text{ м} = 100\,000 \text{ Па} + 100\,000 \text{ Па} = 200\,000 \text{ Па}$ .

3. Переведём полученное давление в атмосферы (атм), так как график на рисунке 1 проградуирован в этих единицах. Известно, что $1 \text{ атм} \approx 10^5 \text{ Па}$ :
$P = \frac{200\,000 \text{ Па}}{100\,000 \text{ Па/атм}} = 2 \text{ атм}$ .

4. Проанализируем график зависимости температуры кипения от давления (рисунок 1). При давлении $P = 2 \text{ атм}$ температура кипения воды составляет $t_{кип} = 120 \text{ °C}$ .

5. Сравним фактическую температуру воды с температурой кипения:
Фактическая температура воды $t = 125 \text{ °C}$ .
Температура кипения при данном давлении $t_{кип} = 120 \text{ °C}$ .
Так как $t > t_{кип}$ ( $125 \text{ °C} > 120 \text{ °C}$ ), условие для кипения выполняется.

Вывод: Вода закипит, так как её температура превышает температуру кипения при данном давлении.

Ответ: Вода закипит.

Источник: ФИПИ