2019-11-17
Теплоизолированный сосуд с водой, находящейся -при температуре $0^{ \circ} С$, соединен с откачивающим насосом. Что произойдет с водой, если насос начнет работать?
Решение:
Так как температура кипения падает с уменьшением давления, рано или поздно вода закипит. Образующиеся при этом пары воды будут откачиваться насосом, а сама вода - продолжать кипеть.
Но поскольку для испарения воды нужно тепло, а подвод тепла извне отсутствует, процесс испарения будет сопровождаться отдачей тепла неиспарившейся водой. В результате последняя замерзнет и процесс остановится.
Обозначив через $m$ первоначальное количество воды, через $m_{1}$ - выкипевшую часть воды, можно записать уравнение теплового баланса в виде $m_{1} \lambda = (m - m_{1})r$, где $\lambda$ - удельная теплота парообразования; $r$ - удельная теплота плавления. Отсюда $m_{1} = \frac{mr}{ \lambda + r}$, или, иначе говоря, испарится $\frac{r}{ \lambda + r}$-я часть воды.