Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 28319
i

Гей­зе­ры

Гей­зе­ры (го­ря­чие ис­точ­ни­ки, пе­ри­о­ди­че­ски вы­бра­сы­ва­ю­щие фон­та­ны го­ря­чей воды и пара) рас­по­ла­га­ют­ся вб­ли­зи дей­ству­ю­щих или не­дав­но уснув­ших вул­ка­нов. Для из­вер­же­ния гей­зе­ров не­об­хо­ди­ма теп­ло­та, по­сту­па­ю­щая от вул­ка­нов.

Чтобы по­нять фи­зи­ку гей­зе­ров, вспом­ним, что тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды за­ви­сит от дав­ле­ния (см. ри­су­нок).

За­ви­си­мость тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния воды от дав­ле­ния

Пред­ста­вим себе 20-⁠мет­ро­вую гей­зер­ную труб­ку, на­пол­нен­ную го­ря­чей водой. По мере уве­ли­че­ния глу­би­ны тем­пе­ра­ту­ра воды рас­тет. Од­но­вре­мен­но воз­рас­та­ет и дав­ле­ние: оно скла­ды­ва­ет­ся из ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и дав­ле­ния стол­ба воды в труб­ке. При этом везде по длине труб­ки тем­пе­ра­ту­ра воды ока­зы­ва­ет­ся не­сколь­ко ниже тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния, со­от­вет­ству­ю­щей дав­ле­нию на той или иной глу­би­не.

Те­перь пред­по­ло­жим, что по од­но­му из бо­ко­вых про­то­ков в труб­ку по­сту­пи­ла пор­ция пара. Пар вошел в труб­ку и под­нял воду до не­ко­то­ро­го но­во­го уров­ня, а часть ее вы­ли­лась из труб­ки в бас­сейн. При этом тем­пе­ра­ту­ра под­ня­той воды может ока­зать­ся выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при новом дав­ле­нии, и тогда вода не­мед­лен­но за­ки­па­ет. При ки­пе­нии об­ра­зу­ет­ся пар, ко­то­рый еще выше под­ни­ма­ет воду, за­став­ляя ее вы­ли­вать­ся в бас­сейн.

В гей­зер­ную труб­ку из бо­ко­во­го про­то­ка по­сту­пи­ла пор­ция пара. Часть воды вы­ли­лась, и над паром остал­ся столб воды вы­со­той 10 м. Вода на этой глу­би­не на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре  100 гра­ду­совC. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 105 Па. За­ки­пит или нет под­ня­тая паром вода? Ответ по­яс­ни­те.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ответ: не за­ки­пит.

Объ­яс­не­ние. Дав­ле­ние воды равно p=p_атм плюс \rho gh=10 в квад­ра­те плюс 1000 умно­жить на 10 умно­жить на 10=2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 5 Па=2атм. Из диа­грам­мы сле­ду­ет, что тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды при этом дав­ле­нии равна 120 °C. Сле­до­ва­тель­но, при тем­пе­ра­ту­ре 100 °C под­ня­тая паром вода не за­ки­пит.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на во­прос, и при­ве­де­но до­ста­точ­ное обос­но­ва­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок2
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на по­став­лен­ный во­прос, но его обос­но­ва­ние не яв­ля­ет­ся до­ста­точ­ным, хотя со­дер­жит ука­за­ние на фи­зи­че­ские яв­ле­ния (за­ко­ны), при­част­ные к об­суж­да­е­мо­му во­про­су.

ИЛИ

Пред­став­ле­ны кор­рект­ные рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту, но ответ явно не сфор­му­ли­ро­ван

1
Пред­став­ле­ны общие рас­суж­де­ния, не от­но­ся­щи­е­ся к от­ве­ту на по­став­лен­ный во­прос.

ИЛИ

Ответ на во­прос не­ве­рен не­за­ви­си­мо от того, что рас­суж­де­ния пра­виль­ны или не­вер­ны, или от­сут­ству­ют

0
Мак­си­маль­ный балл2
Раздел кодификатора ФИПИ: 2.8 Ис­па­ре­ние и кон­ден­са­ция. Ки­пе­ние жид­ко­сти.
1
Тип 18 № 28314
i

В гей­зер­ную труб­ку из бо­ко­во­го про­то­ка по­сту­пи­ла пор­ция пара. Часть воды вы­ли­лась, и над паром остал­ся столб воды вы­со­той 10 м. Вода на этой глу­би­не на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре  125 гра­ду­совC. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 105 Па. За­ки­пит или нет под­ня­тая паром вода? Ответ по­яс­ни­те.