Задание 21 ЕГЭ по физике

$1)$ В конденсированном состоянии вещества (например, в жидкости) потенциальная энергия взаимодействия молекул (энергия притяжения) по модулю значительно превышает их среднюю кинетическую энергию, поэтому молекулы удерживаются в жидкости.

$2)$ С ростом температуры усиливается интенсивность теплового движения молекул. Средняя кинетическая энергия молекулы пропорциональна температуре: $\langle\varepsilon\rangle=\dfrac{3}{2}kT$ где $k$ — постоянная Больцмана, $T$ — абсолютная температура. При увеличении $T$ возрастает доля молекул, обладающих энергией, достаточной для преодоления сил притяжения в жидкости.

$3)$ Удельная теплота испарения (молярная теплота парообразования) $L$ равна энергии, которую нужно подвести одной моле вещества, чтобы перевести ее из жидкого состояния в пар при данной температуре. В термодинамической форме это можно записать как $L= u_{\text{пар}}-u_{\text{жид}}+p,(v_{\text{пар}}-v_{\text{жид}})$ где $u$ — внутренняя энергия на моль, $v$ — мольный объем.

$4)$ С повышением температуры средняя внутренняя энергия молекул растет, и часть энергии, необходимой для выхода молекулы из жидкости в пар, уже «подготовлена» тепловым движением. Иными словами, при более высокой $T$ требуется меньшая дополнительная энергия, чтобы перевести молекулу в газовое состояние. Поэтому разность $u_{\text{пар}}-u_{\text{жид}}$ с ростом температуры уменьшается, а вклад $p(v_{\text{пар}}-v_{\text{жид}})$ не компенсирует этот эффект так, чтобы $L$ рос.

$5)$ Качественно это также подтверждается законом Клапейрона — Клаузиуса: при увеличении температуры насыщенное давление быстро растет, а при приближении к критической температуре различие между жидкостью и паром исчезает и, следовательно, $L\to 0.$ Таким образом удельная теплота испарения уменьшается с ростом температуры и при достижении критической температуры стремится к нулю.

Ответ: удельная теплота испарения жидкостей уменьшается с ростом температуры.