Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы определить, закипит ли вода, необходимо сравнить её текущую температуру с температурой кипения при данном давлении. Вода закипает тогда, когда давление её насыщенных паров становится равным внешнему давлению, действующему на жидкость.

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

Рассуждение и расчет:
1. На воду, находящуюся на глубине $h$, действует полное давление $p$, которое складывается из атмосферного давления $p_{атм}$ и гидростатического давления столба жидкости $p_{гидр}$.
2. Запишем формулу полного давления:
$p = p_{атм} + \rho \cdot g \cdot h$
3. Подставим числовые значения, чтобы найти давление на глубине 10 метров:
$p = 10^5 \text{ Па} + 1000 \text{ кг/м}^3 \cdot 10 \text{ Н/кг} \cdot 10 \text{ м}$
$p = 100\,000 \text{ Па} + 100\,000 \text{ Па} = 200\,000 \text{ Па} = 2 \cdot 10^5 \text{ Па}$
4. Из табличных данных (или курса физики) известно, что при нормальном атмосферном давлении $10^5 \text{ Па}$ (1 атм) вода кипит при $100 \text{ °C}$. При увеличении давления температура кипения жидкости повышается.
5. Согласно таблице зависимости температуры кипения воды от давления, давлению $2 \cdot 10^5 \text{ Па}$ (примерно 2 атм) соответствует температура кипения $t_{кип} \approx 120 \text{ °C}$.
6. Сравним фактическую температуру воды $t = 125 \text{ °C}$ с температурой кипения при данном давлении $t_{кип} \approx 120 \text{ °C}$.
Так как $t > t_{кип}$ ($125 \text{ °C} > 120 \text{ °C}$), условие для кипения выполняется.

Вывод:
Поскольку температура воды ($125 \text{ °C}$) выше температуры кипения при давлении $2 \cdot 10^5 \text{ Па}$, вода закипит.

Ответ: Вода закипит.

Источник: ФИПИ