Вопрос 6

6)Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в кипящей воде другой кастрюли?

Вода в плавающей кастрюле нагревается до температуры кипения. Однако это ещё не означает, что она закипит: ведь для того, чтобы жидкость, достигшая температуры кипения, и в самом деле закипела, необходим дальнейший подвод теплоты к этой жидкости. Вода в большой кастрюле получает необходимое количество теплоты от нагревателя; вода же в плавающей кастрюле может получить теплоту лишь от воды в большой кастрюле. Однако при достижении температуры кипения теплообмен между жидкостями прекращается, поскольку их температуры становятся одинаковыми, т.е. термодинамическая система пришла в равновесие. Поэтому вода в плавающей кастрюле кипеть не будет.

Какова же роль стенок внутренней кастрюли? В том, что поднимающиеся со дна внешней кастрюли пузыри (представляющие собой процессе кипения, т.е. переход жидкости в пар, происходящий с образованием в объёме жидкости пузырьков пара) не могут проникнуть в объём, ограниченный стенками внутренний кастрюли. Тем не менее объёмное кипение можно наблюдать и в быту, например, нагревая воду в микроволновой печи в неметаллических кастрюлях. В этом случае плавающая внутренняя кастрюля от кипения не спасает. Вода будет поглощать микроволны по всему своему объёму и закипит в обеих кастрюлях.

Если добавить в воду соли, то во второй кастрюле кипение не произойдет, т.к. температура кипения морской воды 100,7 ⁰С. Но если во вторую кастрюлю добавить спиртосодержащую жидкость (изопропиловый спирт (82,3⁰С), метиловый спирт(64,7⁰С), этиловый спирт(78,3 ⁰С), эфир(34,6⁰С)), то жидкость во второй кастрюле закипит.

Если стеклянную посуду поставить на газовую горелку (открытый огонь), даже если она будет жаростойкой, то из-за разности температур (снизу происходит нагрев стекла, а с верху происходит охлаждение) произойдет термическое напряжение и посуда треснет.

Задача №1

Теплоемкость стального шарика(c₂) равна 300 Дж/кг*К. Плотность стали равна 7800 кг/м³. Удельная теплоёмкость стали(c₁) равна 500 Дж/кг*К. Объем шара равен 80 см³. Цельный ли шарик? Если нет, то что в нем?

Изначально найдем радиус шарика: V=4/3*π*R³; R=(3/4*π^-1 *V)^1/3 R=2,674*10^-2м.

Затем найдем массу шарика: , следовательно масса равна m=

m=0,624 кг (цельный шарик).

Далее найдем отношение теплоемкостей, дабы определить массу шарика, чья теплоемкость равна 300 Дж/кг*К: c= => c₁/c₂=m₂/m₁=1,6 => m₂=1,04кг.

Исходя из проделанных расчетов, сделаем вывод, что в шарике находится более тяжелый материал, нежели сталь (шар полый).

В полости шара могут находится вещества с более большей плотностью, нежели сталь. Приблизительный список содержимого полости:

1. Осмий кг/м³. Объем одного килограмма вещества равен: V= м³=44,3 см³. Теплоёмкость осмия равна: 129 Дж/кг*К

2. Иридий 22400 кг/м³. Объем одного килограмма вещества равен: V= =0,0000446 м³=44,6 см³. Теплоёмкость иридия равна: 134 Дж/кг*К

3. Платина 21500 кг/м³. Объем одного килограмма вещества равен: V= =0,0000465 м³=46,5 см³. Теплоёмкость платины равна: 134 Дж/кг*К

4. Золото 19300 кг/м³. Объем одного килограмма вещества равен: V= =0,0000518 м³=51,8 см³. Теплоёмкость золота равна: 129 Дж/кг*К