Что нужно знать
Кипение — это интенсивное парообразование, происходящее по всему объёму жидкости с образованием пузырьков пара. Кипение начинается при достижении жидкостью определённой температуры, которая называется температурой кипения. Температура кипения зависит от рода жидкости и внешнего давления. Во время кипения при постоянном давлении температура жидкости не изменяется, хотя она продолжает получать энергию от нагревателя. Образующиеся внутри жидкости пузырьки пара поднимаются к поверхности и лопаются, выпуская пар. Для превращения жидкости в пар при температуре кипения требуется количество теплоты, которое рассчитывается по формуле Q = L · m, где Q — количество теплоты (Дж), L — удельная теплота парообразования (Дж/кг), m — масса жидкости (кг). Например, вода в обычном чайнике при нормальном атмосферном давлении кипит примерно при 100 °C, и при дальнейшем нагревании её температура остаётся постоянной, пока вода кипит. Типичная ошибка учеников — считать, что во время кипения температура жидкости обязательно продолжает повышаться, как при обычном нагревании до температуры кипения.
Тест: 12 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называется кипением?
- Интенсивное парообразование по всему объёму жидкости с образованием пузырьков пара
- Переход жидкости в газообразное состояние только с её поверхности
- Переход вещества из газообразного состояния в жидкое
- Переход твёрдого вещества непосредственно в газообразное
При кипении пар образуется не только на поверхности, но и внутри жидкости. В результате возникают пузырьки пара, которые поднимаются к поверхности.
2. Как называется температура, при которой жидкость начинает кипеть?
- Температура плавления
- Температура кипения
- Температура замерзания
- Температура конденсации
Температура кипения — это температура, при которой жидкость начинает интенсивно превращаться в пар по всему объёму.
3. В каких единицах СИ измеряется удельная теплота парообразования?
Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Единица измерения в СИ — Дж/кг.
4. Что происходит с температурой чистой жидкости во время кипения при постоянном давлении?
- Постоянно увеличивается
- Постоянно уменьшается
- Сначала увеличивается, затем уменьшается
- Остаётся постоянной
Во время кипения при постоянном давлении температура жидкости не меняется. Получаемая энергия расходуется на превращение жидкости в пар.
5. Как изменится температура кипения воды при увеличении внешнего давления?
- Повысится
- Понизится
- Останется неизменной при любом давлении
- Станет равной 0 °C
При увеличении внешнего давления температура кипения жидкости повышается. Поэтому в скороварке вода может кипеть при температуре выше 100 °C.
6. Почему пузырьки образуются внутри жидкости при кипении?
- Потому что воздух полностью исчезает из жидкости
- Потому что внутри жидкости образуется пар
- Потому что жидкость замерзает
- Потому что жидкость превращается в твёрдое тело
При кипении пар образуется внутри жидкости и собирается в пузырьки. Они увеличиваются, поднимаются к поверхности и лопаются.
7. Какое явление используется при приготовлении пищи в скороварке?
- Уменьшение количества теплоты, необходимого для любого нагревания
- Понижение температуры кипения воды при увеличении давления
- Повышение температуры кипения воды при увеличении давления
- Полное прекращение парообразования при нагревании
В скороварке давление выше атмосферного, поэтому вода кипит при температуре выше 100 °C. Благодаря более высокой температуре пища готовится быстрее.
8. Какое количество теплоты необходимо для превращения 2 кг воды в пар при температуре кипения? Удельная теплота парообразования воды равна 2 300 000 Дж/кг.
- 1 150 000 Дж
- 6 900 000 Дж
- 2 300 000 Дж
- 4 600 000 Дж
Используем формулу Q = L · m. Q = 2 300 000 · 2 = 4 600 000 Дж.
9. Какова масса воды, которую можно превратить в пар при температуре кипения, затратив 6 900 000 Дж теплоты? Удельная теплота парообразования воды равна 2 300 000 Дж/кг.
Из формулы Q = L · m выразим массу: m = Q / L. m = 6 900 000 / 2 300 000 = 3 кг.
10. Какое количество теплоты потребуется для превращения 500 г воды в пар при температуре кипения? Удельная теплота парообразования воды равна 2 300 000 Дж/кг.
- 2 300 000 Дж
- 1 150 000 Дж
- 115 000 Дж
- 4 600 000 Дж
Переведём массу в единицы СИ: 500 г = 0,5 кг. Q = L · m = 2 300 000 · 0,5 = 1 150 000 Дж.
11. Сколько теплоты потребуется для превращения 4 кг жидкости в пар при температуре кипения, если её удельная теплота парообразования равна 300 000 Дж/кг?
- 900 000 Дж
- 300 000 Дж
- 1 200 000 Дж
- 75 000 Дж
Используем формулу Q = L · m. Q = 300 000 · 4 = 1 200 000 Дж.
12. От чего зависит температура кипения жидкости?
- Только от цвета жидкости
- Только от массы жидкости
- Только от формы сосуда
- От рода жидкости и внешнего давления
Разные жидкости имеют разные температуры кипения. Кроме того, температура кипения изменяется при изменении внешнего давления.