в каком городе вода закипает при самой низкой температуре
В каком из этих городов вода закипает при самой низкой температуре?
Известно, что чем ниже давление воздуха, тем при более низкой температуре начинает кипеть вода. следовательно для ответа на вопрос надо просто найти какой город лежит выше других. Мне почему-то сразу вспомнился Катманду, который является столицей Непала и следовательно должен лежать высоко в горах, но видимо это была небольшая ловушка вопроса. Ведь оказалось, что Катманду лежит в горной долине на высоте всего в 1300 метров над уровнем моря. А вот перуанский город Ла Ринконада расположен на высоте в 5100 метров, причем это действительно город золотодобытчиков, в котором проживает около 30 тысяч человек. Вода закипает на такой высоте при 80 градусах Цельсия.
Вопрос не совсем корректен, так как все зависит от изначальной температуры воды, насколько она была холодной или горячей, а так же значение имеет емкость, в которой хранится эта вода, ее форма и материал.
Например, если это кипяток, то 10 л воды в ведре, допустим, будут остывать до комнатной температуры несколько часов. Если это холодная вода из под крана, то нагрев до комнатной температуры займет около часа.
Вообще-то любая жидкость испаряется при любой температуре окружающей среды. Просто, чем выше температура и ниже насыщенность воздуха парами этой жидкости, тем интенсивнее она испаряется.
При температуре же выше точки кипения этой жидкости она начинает испаряться не только с поверхности, но и по всему объёму. И насыщенность воздуха её парами уже не имеет значения.
Измерять температуру воды ртутным градусником, предназначенным для измерения температуры тела можно (воды касаться должен только тот участок, где расположена ртуть, она упакована герметично), при этом понимать, что в кипяток его совать не стоит, иначе можно получить ртутное отравление. Температуру воды ниже 35 градусов он не измерит, свыше цифры, указанной в шкале термометра — также не определит.
Можно измерить и электронным градусником, который так же предназначен для тела. Опять таки в воду погружать лишь кончик градусника.
Механическим термометром не стоит, так как он исполнен из металлов подверженных коррозии.
Оптическим градусником тоже не подойдёт — при наличии большого количества пара такой градусник покажет не температуру воды, а температуру воздуха.
В крайнем случае: при купании малыша и отсутствии специально предназначенного градусника, для измерения температуры воды можно использовать «бабушкин метод» — опустить в воду оголённый локоть, если ему там комфортно ( ни горячо, ни холодно) можно безбоязно купать малыша.
В каком городе вода закипает при самой низкой температуре
Ла Ринконада. Этот город считается самым высокогорным, так что в этом населенном пункте могут быть свои несуразицы. Например, вот эта история с закипанием воды – тут она закипает при самой низкой температуре потому, что чем выше над уровнем моря кипит этот самый котелок воды (или чайник, или что там кипит…), тем ниже температура закипания этой воды.
Известно, что чем ниже давление воздуха, тем при более низкой температуре начинает кипеть вода. следовательно для ответа на вопрос надо просто найти какой город лежит выше других. Мне почему-то сразу вспомнился Катманду, который является столицей Непала и следовательно должен лежать высоко в горах, но видимо это была небольшая ловушка вопроса. Ведь оказалось, что Катманду лежит в горной долине на высоте всего в 1300 метров над уровнем моря. А вот перуанский город Ла Ринконада расположен на высоте в 5100 метров, причем это действительно город золотодобытчиков, в котором проживает около 30 тысяч человек. Вода закипает на такой высоте при 80 градусах Цельсия.
При таком раскладе она не замерзнет. Для замерзания воды в емкости нужно, чтобы несколько дней был устойчивый минус – хотя бы градуса 3. Если днем плюсовая температура, а ночью около 0, то вода не успеет замерзнуть, по крайней мере во всем объеме – а значит, и порвать емкость.
А вообще, чтобы не заморачиваться подобными вопросами, советую использовать под емкость сосуд, близкий по форме к сфере (например, у меня в таковом качестве автоклавный котел из бывшего советского общепита). Там нет сварных швов, а полусфера выдерживает очень большие давления – в итоге лёд просто выпирает вверх.
В принципе это повторяет старый промышленный способ получения водорода (этот способ сушествовал вплоть до начала ХХ в.), только пары воды пропускали через раскаленное дуло пушки, при этом идет реакция по схеме: 3Fe +4H2O + Fe3o4 +4H2. При резком обливании раскаленной чугунной плиты ХОЛОДНОЙ водой, плита может лопнуть, т.к. чугун сплав хрупкий, неоднородный – под микроскопом видны границы раздела железо – углерод.
Влияет, и довольно парадоксально: горячая вода тушит огонь лучше холодной, так как горячая вода быстрей переходит в пар и предотвращает доступ воздуха.
Температура замерзания воды зависит от давления. В так называемой тройной точке, когда в равновесии находятся все три фазы – лед, вода и водяной пар – температура равна плюс одна сотая градуса Цельсия, давление 611 Па. При атмосферном давлении 101325 Па (760 мм рт.ст.) температура замерзания воды равна 0,00 градуса Цельсия. При повышении давления температура замерзания воды может существенно снизиться. Например, под коньком конькобежца лед плавится даже в сильный мороз, что и позволяет коньку скользить по поверхности льда. Из северного цикла рассказов и повестей Джека Лондона мы знаем, что тяжело груженые нарты, если они долго стоят на месте, примерзают полозьями к дороге. Механизм этого явления такой – снег под полозьями плавится, нарты погружаются в снег, вытесняя наверх воду, вытесненная вода замерзает.
Концентрированные растворы любых веществ воде замерзают также при довольно низкой температуре (минус 20 – 30 градусов Цельсия и ниже), но это отдельный разговор. Вопрос был о воде, а не о водных растворах. Незначительные концентрации солей, как в питьевой воде, мало сказываются на температуре замерзания – понижают её на доли градуса. Морская вода замерзнет при минус 1 – 2 градуса.
Определить значение переменных можно на основании преобразования графиков показательных функций.
Здесь k =20 смещение графика вверх до комнатной температуры.
Если каждые 5 минут температура изменялась на 25% в экспоненциальной зависимости, то
b^5 = 1- 0,25, откуда b = 0,75^(1/5) ≈ 0,944.
Смещение h₀ графика вправо определим при х = 0, у =100,
b^ h₀ + 20 =100, тогда h₀ = log(0,944) 80 ≈ – 76,16.
Выразим смещение в показателе степени целым числом h = – 76.
В результате (а) следует вычислить, используя следующую зависимость
Данное решение отражено на графическом калькуляторе. Построенный и исходный графики идентичны.
Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.
Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.
ЗАДАЧА
В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?
Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…
В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:
«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».
Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…
А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!
Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!
Вот как должен выглядеть правильный ответ:
«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).
При этом возможно три варианта развития ситуации:
I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.
II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.
III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».
С этой задачей связана для меня одна интересная история.
Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).
Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.
Вот его рассказ, каким я его запомнил:
«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.
В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».
«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».
«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…
В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…
Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».
«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».
Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…
Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика
Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.
До Какой Температуры Можно Нагреть Воду? — Ответ
💦 Существует мнение, что вода закипает при температуре 100С. Достиг такой температуры, на ее поверхности образовываются пузырьки. Однако стоит отметить, что диапазон в 100С не является ключевым. Обычная вода может закипеть и при более низкой температуре: все зависит от условий. При этом процесс кипения может произойти и при + 75С, и при + 130С.
Почему же так происходит? Все дело в том, что ключевым моментом в закипании воды является давление. Из этого следует, что снизить или повысить температуру можно с помощью изменения атмосферного давления.
Второй момент – критическая температура до которой можно нагреть воду? Распространённый ответ на данный вопрос – это цифра в 350С. При температуре 350С давление пара составляет 20 МПа.
Что происходит с водой при 350С?
Если нагреть воду до такой критической отметки, плотность жидкости и её пара становятся абсолютно одинаковыми. Вот только не каждый сосуд (ёмкость) подойдут для таких экспериментов. Очень важно, чтобы сосуд был очень герметичным и прочным, способным выдержать большое давление.
Максимальная температура кипения воды
С развитием новых технологий открылись и новые границы. Учёным из Германии удалось нагреть воду до рекордных 600С за долю секунд. Такой быстрый и максимальный нагрев произошел за счет специальных импульсов и волн. Единственный момент заключается в том, что нагреть так быстро можно только крошечное количество воды.
Удивительно, но даже при такой температуре, на протяжении короткого нагрева вода сохраняла свою плотность, а потом просто взорвалась облаком пара.
В каком из этих городов вода закипает при самой низкой температуре ответ
Ла Ринконада. Этот город считается самым высокогорным, так что в этом населенном пункте могут быть свои несуразицы. Например, вот эта история с закипанием воды – тут она закипает при самой низкой температуре потому, что чем выше над уровнем моря кипит этот самый котелок воды (или чайник, или что там кипит…), тем ниже температура закипания этой воды.
Известно, что чем ниже давление воздуха, тем при более низкой температуре начинает кипеть вода. следовательно для ответа на вопрос надо просто найти какой город лежит выше других. Мне почему-то сразу вспомнился Катманду, который является столицей Непала и следовательно должен лежать высоко в горах, но видимо это была небольшая ловушка вопроса. Ведь оказалось, что Катманду лежит в горной долине на высоте всего в 1300 метров над уровнем моря. А вот перуанский город Ла Ринконада расположен на высоте в 5100 метров, причем это действительно город золотодобытчиков, в котором проживает около 30 тысяч человек. Вода закипает на такой высоте при 80 градусах Цельсия.
Цитата из учебника.
Греем воду до кипения:
Q₁=c*m₁*(t₂-t₁) = 4200*10*(100-30) = 2,94*10⁶ Дж (1)
Сжигаем сухие дрова:
Приравниваем формулы (2) и (1):
m₁ = 2,94 / 8,3 ≈ 0,35 кг
А если простым языком то пару полешков. 3-4 Берёзовых. С осиной сложнее и я не помню, но там точно больше.
Да, её масса изменится на величину сообщённой её энергии, делённой на квадрат скорости света. Поскольку, как учит нас Айнштайн, E=mc².
Удастся ли зарегистрировать ТАКОЕ изменение массы даже и в лабораторных условиях – отдельный вопрос…
Чем дольше я нахожусь на этом проекте, тем меньше начинаю понимать некоторых авторов вопросов и ответов на этом проекте.
Вот и этот вопрос не является исключением.
Какая нафик температура воды в Алании? Где температура воды, в кранах что ли или в арыках и родниках?
Алания – это было средневековое небольшое государство на Северном Кавказе, не имевшее выходов к морю.
А в провинции Анталья, морской порт на побережье Средиземного моря и крупный город курорт в Турции, называется не Алания, а Аланья.
Средняя температура воздуха в Аланье в июне 25-29 градусов. Сегодня, 10 июня 2019 года, 10.00 температура воздуха в Аланье составляет 28 градусов, облачно с прояснениями, волна в море 1,2 балла. Температура воды 24 градуса. В 16.00 температура воды повысится до 26 градусов. Ночью температура воздуха снизится до 22 градусов.
Да, конечно, если нагреть воду до достаточно высокой температуры. Температура плавления олова около 230 градусов, при нормальных условиях воду нагреть до такой температуры проблематично, при ста она начнет кипеть. Но если поднять давление до достаточной величины, точка кипения повысится и, сообщив воде достаточное количество тепла, можно будет нагреть ее до нужной температуры.
Не очень понятен смысл вопроса. При температуре 0°С вода в трубе замёрзнет, объём льда на 9 % больше объёма исходной воды. Т.е. при замерзании лёд может разорвать трубу. Это зависит от эластичности трубы, насколько она может растянуться. При замерзании длина окружности ледяного цилиндра на 4,4%, больше длины окружности внутренней поверхности трубы. Т.е. труба должна растянуться всего на 4,4 %. Выдержит ли такое растяжение ПВХ при 0°С, я не знаю. При дальнейшем понижении температуры, лёд будет уменьшаться в объёме, и давление на стенки трубы уменьшится, поэтому, поскольку вода уже замёрзла, то дальнейшее понижение температуры не представляет опасности для трубы. Поэтому Ваш вопрос не имеет смысла, так как какая бы температура ни была снаружи трубы, температура замерзающей воды останется 0°С.
Кстати, выражение “…максимальную отрицательную температуру…” в данном контексте – неверно, нужно написать “…минимальную отрицательную температуру…”.
Если решая математические задачи, следует руководствоваться только условиями, в том числе и неявно заданными (например: находя градусную меру одного из смежных углов в случаях, когда известна градусная мера другого, непременной частью условия является значение суммы градусных мер смежных углов, равной 180 град.), то при решении физических задач следует учитывать ВСЕ физические явления и процессы, влияющие на результат рассматриваемой в задаче ситуации.
Вот для примера известная и часто встречающаяся во многих учебниках и сборниках задач, в том числе и олимпиадных (и не только для семиклассников) по физике.
ЗАДАЧА
В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды, когда лёд растает?
Прежде чем продолжить чтение, предлагаю читателю дать (хотя бы для себя) обоснованный ответ на вопрос задачи…
В «Сборнике вопросов и задач по физике» [Н.И. Гольдфарб, изд. 2, «Высшая школа», М.: 1969] эта задача, помещённая как часть № 10.7 на стр. 48, на стр.193 приводится ответ:
«Лёд вытесняет воду, вес которой равен весу льда. Когда лёд растает, образуется такое же количество воды, поэтому уровень не изменится».
Такой же ответ приводится и во многих других сборниках…
А вот в популярнейшем и по сей день, выдержавшим множество изданий трёхтомнике «Элементарный учебник физики» под редакцией академика Г.С. Ландсберга [т. I, изд. 7, стереотипное, «Наука», М.: 1971] ответа на эту задачу (№ 162.2, стр. 351) не приводится. И это не случайно!
Что же не учтено в вышеприведённом ответе? Правильно! Не учтено, что при таянии льда вода в стакане охлаждается — именно поэтому мы и бросаем туда кусочек льда!
Вот как должен выглядеть правильный ответ:
«При таянии льда вода в стакане охлаждается. При охлаждении все вещества уменьшаются в объёме. Однако вода, единственная из всех известных веществ, имеет наибольшую плотность при температуре +4 град. С, а это значит, что при дальнейшем охлаждении данная масса воды увеличивается в объёме, что, как мне это было известно из курса природоведения в 5 классе (1961/1962 учебный год), является условием сохранения жизни на Земле, поскольку позволяет достаточно глубоким водоёмам не промерзать до самого дна!).
При этом возможно три варианта развития ситуации:
I. Если температура воды до начала таяния льда была выше 4 град. С и, хотя и понизилась после таяния льда, но осталась выше этой температуры, то уровень воды в стакане уменьшится.
II. Если температура воды до начала таяния льда была ниже 4 град. С, а после таяния льда ещё и уменьшилась, то уровень воды в стакане увеличится.
III. В случае, когда начальная температура воды была выше 4 град. С, а после того как лёд растаял, оказалась ниже этой температуры, то об уровне ничего определённого сказать нельзя — нужны конкретные данные о температуре и массе воды и льда, чтобы дать точный ответ на вопрос задачи!».
С этой задачей связана для меня одна интересная история.
Лет 15 назад во дворе дома, в котором я живу, ко мне с грустным выражением лица подошёл паренёк по имени Серёжа и попросил помочь подготовиться к предстоящей ему завтра апелляции по физике в нашем Политехническом институте (ныне Технический университет).
Поскольку времени было слишком мало, то я ограничился советом: если, по его мнению, апелляция пройдёт не очень удачно, и надежды исправить тройку на вступительном экзамене не будет, то попросить экзаменатора ответить на вопрос этой задачи и заставил его дословно вызубрить приведённый выше ответ и даже отработал с ним интонацию изложения этого ответа. На следующий вечер он подошёл ко мне с достаточно счастливым видом.
Вот его рассказ, каким я его запомнил:
«Всё получилось так, как Вы и хотели. Апелляцию проводили два человека: профессор и ассистент кафедры общей физики института. Мне выпало общаться с ассистентом, а профессор в это время общался с другим абитуриентом.
В ответ на мою просьбу ответить на мой вопрос ассистент слегка улыбнувшись сказал: «Пожалуйста…».
«После того, как я проговорил условие задачи, ассистент, широко улыбнувшись, произнёс: «Ну, это известная задача. Уровень воды не изменится — это следует из закона Архимеда: плавающий лёд вытесняет массу воды, равную массе льда. Образовавшаяся при таянии льда вода заполнит тот объём, который занимал в воде плавающий лёд…».
«Позвольте с Вами не согласиться», — начал я и затем совершенно спокойно слово в слово пересказал заготовленный нами ответ…
В это время профессор жестом остановил своего абитуриента и стал внимательно меня слушать…
Когда я закончил, возникла небольшая пауза…Профессор, обращаясь к ассистенту спросил: «Что скажешь?».
«Кажется, всё верно», — неуверенно ответил тот, на что профессор сказал, что никогда ещё не слышал столь аргументированного ответа, после чего, уже обращаясь ко мне, добавил: «Молодой человек, мы, к сожалению, не можем поднять Вам оценку сразу на два балла, но четвёрку Вы очевидно заслужили!»».
Мне остаётся лишь добавить, что Серёжа был зачислен студентом!…
Наши читатели могут поделиться своим мнением по поводу решения задачи. Если вам было интересно, не забудьте подписаться на наш канал и хэштег #хакнем_физика
Автор: #себихов_александр 71 год, много лет проработал конструктором-технологом микроэлектронных приборов и узлов в одном из НИИ г. Саратова, затем преподавателем математики и физики.