Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12408
2019-12-31 
Одинаковы ли показания термометров, один из которых помещен у поверхности кипящей жидкости, а другой - в ее глубине?
Решение:
Чтобы образовавшийся в жидкости при кипении пузырек, наполненный насыщенным паром, не схлопнулся, давление внутри пузырька должно быть равно внешнему давлению, то есть давлению окружающей пузырек жидкости. Если пузырек находится в глубине жидкости и высота столба жидкости над ним равна $h$, то внешнее давление равно
$p = p_{0} + \rho gh$,
где $p_{0}$ - давление над поверхностью жидкости. Следовательно, чем глубже находится пузырек, тем большим должно быть давление $p_{н}$ насыщенного пара в пузырьке, чтобы он не схлопывался. Но большему значению давления $p_{н}$ соответствует более высокая температура. Значит, существование пузырьков в глубине кипящей жидкости возможно при более высокой температуре, чем вблизи поверхности.
Оценим, насколько отличается температура $T_{h}$, на глубине $h = 0,5 м$ от температуры $T_{0}$ на поверхности кипящей воды. Дополнительное давление на этой глубине $\Delta p = \rho gh \approx 5 \cdot 10^{3} Па$. Считая, что над поверхностью воды давление равно нормальному атмосферному, то есть $p_{0} = 1,033 \cdot 10^{5} Па$, из таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры находим, на сколько температура водяного пара должна быть выше $100^{ \circ} С$, чтобы давление его было больше $p_{0}$ на $5 \cdot 10^{3} Па$: $\Delta T \approx 1^{ \circ} С$.
Одинаковы ли показания термометров, один из которых помещен у поверхности кипящей жидкости, а другой - в ее глубине?
Решение:
Чтобы образовавшийся в жидкости при кипении пузырек, наполненный насыщенным паром, не схлопнулся, давление внутри пузырька должно быть равно внешнему давлению, то есть давлению окружающей пузырек жидкости. Если пузырек находится в глубине жидкости и высота столба жидкости над ним равна $h$, то внешнее давление равно
$p = p_{0} + \rho gh$,
где $p_{0}$ - давление над поверхностью жидкости. Следовательно, чем глубже находится пузырек, тем большим должно быть давление $p_{н}$ насыщенного пара в пузырьке, чтобы он не схлопывался. Но большему значению давления $p_{н}$ соответствует более высокая температура. Значит, существование пузырьков в глубине кипящей жидкости возможно при более высокой температуре, чем вблизи поверхности.
Оценим, насколько отличается температура $T_{h}$, на глубине $h = 0,5 м$ от температуры $T_{0}$ на поверхности кипящей воды. Дополнительное давление на этой глубине $\Delta p = \rho gh \approx 5 \cdot 10^{3} Па$. Считая, что над поверхностью воды давление равно нормальному атмосферному, то есть $p_{0} = 1,033 \cdot 10^{5} Па$, из таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры находим, на сколько температура водяного пара должна быть выше $100^{ \circ} С$, чтобы давление его было больше $p_{0}$ на $5 \cdot 10^{3} Па$: $\Delta T \approx 1^{ \circ} С$.
