Почему в горах вода закипает при температуре ниже 100 °C?

Жидкость кипит, когда давление её насыщенного пара становится равным внешнему. В горах атмосферное давление ниже, и давление насыщенного пара воды становится равным ему при меньшей температуре, поэтому вода закипает, не нагревшись до 100 °C. В скороварке давление выше атмосферного, и вода кипит при температуре выше 100 °C.

Почему при остывании воздуха к утру выпадает роса?

При понижении температуры давление насыщенного пара уменьшается, а количество водяного пара в воздухе почти не меняется. Поэтому относительная влажность varphi = (p)/(p_0)· 100 \% растёт. Когда она достигает 100 \%, пар становится насыщенным и при дальнейшем охлаждении конденсируется в капли. Эту температуру называют точкой росы.

← Все темы: Физика

Физика · теория к ЕНТ

Пар, влажность, поверхностное натяжение, упругость

Тема о свойствах жидкостей, паров и твёрдых тел: почему температура кипения зависит от давления, как держится капля и как растягивается стержень.

Потренировать эту темуС полным доступом — тренировка по этой теме, без него — бесплатный тест по предмету.

Что проверяет ЕНТ по этой теме

Раздел: 02 Тепловая физика

Пункт спецификации НЦТ: 09 Жидкие и твердые тела

По нашей оценке, в варианте в среднем 1 задание по этой теме из 40.

Спецификация ЕНТ 2026 по этому предмету: темы и задания

Что нужно уметь

Объяснять свойства насыщенного пара и зависимость температуры кипения от внешнего давления
Вычислять относительную влажность воздуха
Рассчитывать силу поверхностного натяжения и высоту подъёма жидкости в капилляре
Применять закон Гука к упругой деформации твёрдых тел

Кратко о главном

Насыщенный пар. Пар в равновесии с жидкостью; его давление растёт с температурой, от объёма не зависит.
Кипение. Начинается, когда давление насыщенного пара равно внешнему; с ростом внешнего давления температура кипения растёт.
Относительная влажность. \varphi = \frac{p}{p_0}\cdot 100\,\%, p — давление водяного пара, p_0 — давление насыщенного пара при той же температуре.
Поверхностное натяжение. F_\sigma = \sigma l, \sigma — коэффициент поверхностного натяжения, Н/м, l — длина границы плёнки. Для окружности l = \pi d; у тонкого кольца две границы: l \approx 2\pi d.
Капилляр. При полном смачивании высота подъёма h = \frac{2\sigma}{\rho g r}, \rho — плотность жидкости, r — радиус трубки. Несмачивающая жидкость опускается.
Закон Гука. \frac{F}{S} = E\varepsilon, S — площадь сечения, \varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0} — относительное удлинение (l_0 — начальная длина), E — модуль Юнга, Па. Верен при малых упругих деформациях.

Задания с разбором

Из банка заданий ENTLab, не из вариантов НЦТ. Сначала попробуй решить, потом открой разбор.

В скороварке с плотно закрытой крышкой вода кипит при температуре выше 100 °C, так как

A)внешнее давление над поверхностью воды в ней ниже атмосферного
B)давление насыщенного пара в ней не зависит от температуры
C)удельная теплота парообразования воды в ней становится больше
D)давление насыщенного пара должно достичь повышенного давления в ней

Ответ и разбор

Верный ответ: D

Жидкость кипит, когда давление её насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Под закрытой крышкой давление выше атмосферного, а давление насыщенного пара растёт с температурой, поэтому оно сравнивается с внешним давлением только при температуре выше 100 °C. Ответ D. Вариант A неверен: давление в скороварке выше атмосферного, а при пониженном давлении вода кипела бы ниже 100 °C. Вариант B неверен: давление насыщенного пара быстро растёт с температурой — именно поэтому кипение и зависит от внешнего давления. Вариант C неверен: удельная теплота парообразования определяет, сколько теплоты нужно для испарения, а не температуру начала кипения; к тому же с ростом температуры она уменьшается.

Тонкое проволочное кольцо массой 2 г и диаметром 8 см лежит на поверхности воды, вода полностью смачивает проволоку, силой Архимеда пренебречь. Наименьшая вертикальная сила, которую надо приложить к кольцу, чтобы оторвать его от воды, приблизительно равна (коэффициент поверхностного натяжения воды 0{,}073 Н/м, g = 10 м/с²)

A)\approx 38{,}3 мН
B)\approx 56{,}7 мН
C)\approx 93{,}4 мН
D)\approx 36{,}7 мН

Ответ и разбор

Верный ответ: B

В момент отрыва на кольцо вниз действуют сила тяжести и сила поверхностного натяжения, поэтому приложенная сила F = mg + F_\sigma. Сила тяжести: m = 2 г = 0{,}002 кг, mg = 0{,}002\cdot 10 = 0{,}02 Н. Плёнка воды тянет тонкое кольцо по двум окружностям — внешней и внутренней, длина каждой \pi d, поэтому граница плёнки l = 2\pi d; d = 8 см = 0{,}08 м. F_\sigma = \sigma\cdot 2\pi d = 0{,}073\cdot 2\pi\cdot 0{,}08 \approx 0{,}0367 Н. Итого F \approx 0{,}02 + 0{,}0367 = 0{,}0567 Н = 56{,}7 мН (B). Почему неверны другие варианты: \approx 38{,}3 мН — учтена только одна окружность: 0{,}02 + 0{,}0183 Н (A); \approx 93{,}4 мН — длина одной окружности ошибочно взята как 2\pi d вместо \pi d и затем удвоена: 0{,}02 + 0{,}0734 Н (C); \approx 36{,}7 мН — забыта сила тяжести кольца, найдена только сила поверхностного натяжения (D).

Типичные ошибки

Длину окружности берут 2\pi d вместо \pi d или подставляют радиус вместо диаметра. Проверяй: l = \pi d = 2\pi r, а миллиметры переводи в метры.
При отрыве кольца от воды забывают одно из двух: плёнку по обеим окружностям кольца или силу тяжести самого кольца. Для тонкого кольца нужная сила F = mg + \sigma\cdot 2\pi d.
Считают, что насыщенный пар подчиняется закону Бойля — Мариотта. При изотермическом сжатии часть пара конденсируется, а его давление не растёт.
Считают температуру кипения воды постоянной. Она равна 100 °C только при нормальном атмосферном давлении; в горах вода кипит ниже, в скороварке — выше.

Вопросы по теме

Почему в горах вода закипает при температуре ниже 100 °C?: Жидкость кипит, когда давление её насыщенного пара становится равным внешнему. В горах атмосферное давление ниже, и давление насыщенного пара воды становится равным ему при меньшей температуре, поэтому вода закипает, не нагревшись до 100 °C. В скороварке давление выше атмосферного, и вода кипит при температуре выше 100 °C.
Почему при остывании воздуха к утру выпадает роса?: При понижении температуры давление насыщенного пара уменьшается, а количество водяного пара в воздухе почти не меняется. Поэтому относительная влажность \varphi = \frac{p}{p_0}\cdot 100\,\% растёт. Когда она достигает 100\,\%, пар становится насыщенным и при дальнейшем охлаждении конденсируется в капли. Эту температуру называют точкой росы.

Потренировать эту тему

ENTLab пишет теорию своими словами на основе спецификации НЦТ. Мы не НЦТ и никак с ним не связаны.