Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д19 № 584
i

Гей­зе­ры

Гей­зе­ры рас­по­ла­га­ют­ся вб­ли­зи дей­ству­ю­щих или не­дав­но уснув­ших вул­ка­нов. Для из­вер­же­ния гей­зе­ров не­об­хо­ди­ма теп­ло­та, по­сту­па­ю­щая от вул­ка­нов.

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

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 воды вы­ли­лась из труб­ки в бас­сейн. При этом тем­пе­ра­ту­ра под­ня­той воды может ока­зать­ся выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при новом дав­ле­нии, и вода не­мед­лен­но за­ки­па­ет.

При ки­пе­нии об­ра­зу­ет­ся пар, ко­то­рый еще выше под­ни­ма­ет воду, за­став­ляя ee вы­ли­вать­ся в бас­сейн. Дав­ле­ние на ниж­ние слои воды умень­ша­ет­ся, так что за­ки­па­ет вся остав­ша­я­ся в труб­ке вода. В этот мо­мент об­ра­зу­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство пара; рас­ши­ря­ясь, он с огром­ной ско­ро­стью устрем­ля­ет­ся вверх, вы­бра­сы­вая остат­ки воды из труб­ки  — про­ис­хо­дит из­вер­же­ние гей­зе­ра.

Но вот весь пар вышел, труб­ка по­сте­пен­но вновь за­пол­ня­ет­ся охла­див­шей­ся водой. Время от вре­ме­ни внизу слы­шат­ся взры­вы  — это в труб­ку из бо­ко­вых про­то­ков по­па­да­ют пор­ции пара. Од­на­ко оче­ред­ной вы­брос воды нач­нет­ся толь­ко тогда, когда вода в труб­ке на­гре­ет­ся до тем­пе­ра­ту­ры, близ­кой к тем­пе­ра­ту­ре ки­пе­ния.

В гей­зер­ную труб­ку из бо­ко­во­го про­то­ка по­сту­пи­ла пор­ция пара. Над паром остал­ся столб воды вы­со­той 10 м. Вода на этой глу­би­не на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре 121 °C. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 105 Па. При этом вода в труб­ке

 

1)  будет пе­ре­ме­щать­ся вниз под дей­стви­ем ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния

2)  оста­нет­ся в рав­но­ве­сии, так как ее тем­пе­ра­ту­ра ниже тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния

3)  быст­ро охла­дит­ся, так как ее тем­пе­ра­ту­ра ниже тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния на глу­би­не 10 м

4)  за­ки­пит, так как ее тем­пе­ра­ту­ра выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при внеш­нем дав­ле­нии 2 · 105 Па

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Из тре­тье­го аб­за­ца ясно, что при этом вода в труб­ке за­ки­пит, так как ее тем­пе­ра­ту­ра выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при внеш­нем дав­ле­нии 2 · 105 Па.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.20 Гид­ро­ста­ти­че­ское дав­ле­ние
1
Тип 18 № 347
i

За­ки­пит ли вода, на­хо­дя­ща­я­ся при тем­пе­ра­ту­ре 90 °C, если внеш­нее дав­ле­ние по­ни­жа­ет­ся от 105 Па до 5·104 Па? Ответ по­яс­ни­те.


2
Тип Д20 № 342
i

Какие утвер­жде­ния спра­вед­ли­вы?

А.  Жид­кость можно за­ста­вить за­ки­петь, уве­ли­чи­вая внеш­нее дав­ле­ние при не­из­мен­ной тем­пе­ра­ту­ре.

Б.  Жид­кость можно за­ста­вить за­ки­петь, уве­ли­чи­вая ее тем­пе­ра­ту­ру при не­из­мен­ном дав­ле­нии.

 

1)  толь­ко А

2)  толь­ко Б

3)  и А, и Б

4)  ни А, ни Б


3
Тип Д22 № 14494
i

Вы­бе­ри­те два вер­ных утвер­жде­ния, ко­то­рые со­от­вет­ству­ют со­дер­жа­нию тек­ста. За­пи­ши­те в ответ их но­ме­ра.

 

1.  В гей­зер­ную труб­ку из бо­ко­во­го про­то­ка по­сту­пи­ла пор­ция пара. Над паром остал­ся столб воды вы­со­той 10 м. Вода на этой глу­би­не на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре 121 °C. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 105 Па. При этом вода в труб­ке быст­ро охла­дит­ся, так как ее тем­пе­ра­ту­ра ниже тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния на глу­би­не 10 м.

2.  В гей­зер­ную труб­ку из бо­ко­во­го про­то­ка по­сту­пи­ла пор­ция пара. Над паром остал­ся столб воды вы­со­той 10 м. Вода на этой глу­би­не на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре 121 °C. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 105 Па. При этом вода в труб­ке за­ки­пит, так как ее тем­пе­ра­ту­ра выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при внеш­нем дав­ле­нии 2 · 105 Па.

3.  В гей­зер­ную труб­ку из бо­ко­во­го про­то­ка по­сту­пи­ла пор­ция пара. Над паром остал­ся столб воды вы­со­той 10 м. Вода на этой глу­би­не на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре 121 °C. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 105 Па. При этом вода в труб­ке будет пе­ре­ме­щать­ся вниз под дей­стви­ем ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния.

4.  Жид­кость можно за­ста­вить за­ки­петь, уве­ли­чи­вая внеш­нее дав­ле­ние при не­из­мен­ной тем­пе­ра­ту­ре.

5.  Жид­кость можно за­ста­вить за­ки­петь, уве­ли­чи­вая ее тем­пе­ра­ту­ру при не­из­мен­ном дав­ле­нии.