Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете [litres]

Если бы пар из первой колбы не поступал в раствор в стакане, а проходил через змеевик, обогревающий жидкость, и потом выходил наружу, то температура раствора в стакане не смогла бы подняться выше 100 ℃ (в действительности она была бы ниже из-за тепловых потерь). Что же изменяется, когда пар поступает в раствор?

При испарении воды была затрачена энергия 40,7 кДж/моль (или 2,26 кДж/г). Очевидно, что, когда пар конденсируется, превращаясь в воду, эта теплота выделяется.

В стакане – раствор соли, температура кипения которого выше температуры кипения чистой воды. Пар из колбы, температура которого близка к 100 ℃, конденсируется в холодном растворе соли, постепенно нагревая его – как за счет прямой теплоотдачи, так и за счет теплоты конденсации. Причем второй механизм намного более мощный: при конденсации 1 г водяного пара выделяется почти 2,3 кДж. Этого количества теплоты хватило бы, чтобы нагреть на 1 ℃ 2,3 л воды! Таким образом, за счет теплоты конденсации происходит сильный разогрев раствора – вплоть до его температуры кипения. Но конденсация пара постепенно приводит к разбавлению раствора. Пока на дне стакана находится твердая соль, она растворяется и поддерживает раствор в состоянии насыщения. С повышением температуры растворимость веществ, как правило, повышается, поэтому и раствор будет нагреваться все сильнее. (Правда, для поваренной соли эта зависимость слабая: при 20 ℃ в 100 г воды растворяется 35,9 г NaCl, а при 100 ℃ – 39,4 г.) Когда же вся соль растворится, конденсирующийся пар начнет разбавлять раствор и температура его кипения начнет постепенно понижаться. В пределе (при бесконечном разбавлении) она снова опустится до 100 ℃.