Два сосуда наполнены воздухом
2017-10-13 
Два сосуда объемом $V = 10 л$ каждый наполнены сухим воздухом при давлении $V = 1 атм$ и температуре $t_{0} = 0^{ circ} С$. В первый вводят $m_{1} = 3 г$ воды, во второй $m_{2} = 15 г$ и нагревают сосуды до температуры $t = 100^{ circ} С$. Определить давление влажного воздуха при этой температуре в каждом сосуде.
Решение:
Введенная в сосуд вода испаряется, и давление в сосуде согласно закону Дальтона становится равным сумме парциальных давлений воздуха и паров воды.
Парциальное давление воздуха $p$ в обоих сосудах одинаково и легко находится с помощью закона Шарля, так как нагревание неизменной массы воздуха происходит при постоянном объеме (ибо тепловым расширением сосуда можно пренебречь):
$p = p_{0} T/T_{0} = 1 атм cdot 373 К/273 К= 1,37 атм$.
Теперь определим парциальное давление $p_{1}$ водяного пара в первом сосуде при $100^{ circ} С$. Для этого воспользуемся уравнением Менделеева — Клапейрона
$p_{1} = frac{1}{V} frac{m_{1}}{ mu} RT$. (1)
Подставляя в (1) числовые значения всех величин ($R = 0,082 атм cdot л/(моль cdot ^{ circ}С), mu = 0,018 кг/моль$), находим $p_{1} = 0,51 атм
Подсчитав таким же образом парциальное давление водяного пара во втором сосуде, получим $p_{2} = 2,55 атм > 1 атм$.
Итак, казалось бы, полное давление во втором сосуде
$p + p_{2} = 3,92 атм$.
Но не будем торопиться. Подумаем, может ли давление водяного пара при $100^{ circ} С$ быть больше 1 атм. Вспомним, что при давлении 1 атм вода кипит при $100^{ circ} С$. Это значит, что давление насыщенного водяного пара равно 1 атм при $100^{ circ} С$. Другими словами, давление водяного пара при $100^{ circ} С$ при наличии свободной поверхности жидкости никогда не может превышать 1 атм. Поэтому во втором сосуде вода испарилась не полностью, пар будет насыщенным и его парциальное давление равно 1 атм. Полное давление в этом сосуде $ p + 1 атм = 2,37 атм$.
Подумайте теперь, как можно подсчитать массу неиспарившейся воды во втором сосуде.
При решении этой задачи для нахождения давления водяного пара мы использовали закон Менделеева — Клапейрона — уравнение состояния идеального газа. Это можно делать для достаточно разреженного пара независимо от того, является ли он насыщенным или нет. Однако содержание закона в этих двух случаях совершенно различно. Если пар далек от насыщения, то, используя уравнение (1), мы находим давление пара, которое оказывается весьма близким к наблюдаемому на опыте. Для насыщенного пара использование этого уравнения для нахождения давления приводит, как мы только что видели, к абсурду. Однако это не означает, что закон неверен. Если вычисленное по уравнению (1) давление водяного пара оказывается больше, чем давление насыщенного пара при данной температуре, то это означает, что на самом деле масса пара меньше той, которую мы подставляли в уравнение,— часть вещества находится в жидкой фазе. Подставляя в формулу (1) давление насыщенного пара, взятое из таблиц, можно из нее найти массу насыщенного пара, содержащегося в объеме $V$ при температуре $T$.
Таким образом, применяя уравнение Менделеева — Клапейрона к парам, нужно все время иметь под рукой таблицу зависимости давления насыщенного пара от температуры, т. е. зависимости температуры кипения от давления.
Теперь вы без труда сможете ответить на поставленный дополнительный вопрос — определить массу неиспарившейся воды во втором сосуде.
Источник
- Главная
- Вопросы & Ответы
- Вопрос 1123457
более месяца назад
Просмотров : 66
Ответов : 1
Лучший ответ:
T = const; изотермический процесс;p1V1 = p2V2;p1V1 = p1′(V1+V2)p2V2 = p2′(V1+V2);p = p1’+p2’p1′ = p1V1/(V1+V2) = (0.8*10^6*3*10^-3)/(8*10^-3) = 300кПаp2′ = p2V2/(V1+V2) = (0.6*10^6*5*10^-3)/(8*10^-3) = 375кПаp = 675кПа
более месяца назад
Ваш ответ:
Комментарий должен быть минимум 20 символов
Чтобы получить баллы за ответ войди на сайт
Лучшее из галереи за : неделю месяц все время
Другие вопросы:
Плывёт по реке красавец-теплоход…………….
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 7
Ответов : 1
Задача по програмированию. По этому графику нужно определить и вывести на экран попадёт ли точка в закрашенный промежуток или нет.Помогите пожалуйста, тему пропутила и никак не могу понять как сделать.
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 6
Ответов : 1
чи можна втекти від смерчу чому
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 10
Ответов : 1
Разность двух чисел равна 60. Частное от деления большего числа на меньшее равно 4. Что это за числа?
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 11
Ответов : 1
Определить с помощью характерных реакций : NaNo3 , NaPo4 , Ca(Po4)3 Na2Co3 , Na2SiO3 , (NH4)2CO3
более месяца назад
Смотреть ответ
Просмотров : 7
Ответов : 1
Источник
Сохраните:
Всероссийская олимпиада школьников ВОШ муниципальный этап 2020 по физике ответы (решения) и задания для 7,8,9,10,11 класса, официальная дата проведения в Московской области: 14.11.2020 (14 ноября 2020)
Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 7 класса: скачать
Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 8 класса: скачать
Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 9 класса: скачать
Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 10 класса: скачать
Ссылка для скачивания заданий, ответов и решений для 11 класса: скачать
Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 7 класс задания и ответы:
1)Автомобиль двигался из пункта А в пункт Б. На первом участке пути его скорость была выше средней, на втором – равнялась средней, а на третьем – в 2 раза меньше средней. Скорости движения на каждом участке постоянны. Оказалось, что время прохождения третьего участка в 2 раза больше, чем первого. Во сколько раз скорость автомобиля на первом участке больше, чем на третьем?
2)Однажды зоолог Бот фотографировал червячка. Но так получилось, что на двух снимках, сделанных с интервалом 30 с, червячок попал в кадр лишь частично. Определите длину L червячка, если за 2 минуты он уполз на 80 см. 1 дюйм равен 2,54 см.
3)В распоряжении экспериментатора Глюка оказался тонкий квадратный лист жести массой m0 = 512 г с длиной стороны L = 80 см. Глюк вырезал из него несколько квадратных заготовок с длиной стороны a = 10 см и сделал из них полые кубики, из которых затем составил один большой куб с длиной стороны 2a. Определите: 1) какое максимальное количество маленьких кубиков можно изготовить? 2) массу M большого куба.
4)В прямоугольный аквариум с вертикальными стенками частично заполненный водой, поставили цилиндр высотой H = 60 см. В результате уровень воды поднялся до середины цилиндра. Затем в аквариум опустили другой такой же цилиндр, при этом уровень воды поднялся до высоты H. Определите высоту h уровня воды до погружения цилиндров. Вода из аквариума не вытекает. Цилиндры не плавают.
Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 8 класс задания и ответы:
1)В сосуд, до краёв наполненный жидкостью с температурой t0 = 20С, аккуратно опустили тело, плотность которого в два раза больше плотности жидкости, а удельная теплоёмкость в два раза меньше её удельной теплоёмкости. В результате, температура содержимого сосуда повысилась до t1 = 30С. До какой величины t2 изменится температура в сосуде, если в него опустить не одно, а два таких тела? Считайте, что тела погружаются в сосуд полностью и так быстро, что теплообмен между ними и водой начинается после их полного погружения. Теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью сосуда можно пренебречь.
2)Система, изображённая на рисунке, находится в равновесии. Длины всех десяти делений рычага одинаковы. Масса ёмкостей с водой M = 3 кг, а масса грузов – 2M. Нижнюю ёмкость убирают, оставляя груз висеть на рычаге. Грузик какой массы m нужно положить в указанное место рычага, чтобы равновесие системы сохранилось?
3)От пристани А к пристани Б вниз по течению реки на максимально возможной скорости отправился прогулочный катер «Ёжик». Ровно на половине пути он попал в область сильного тумана, и было принято решение снизить скорость катера относительно воды в два раза. Через время t1 = 30 мин после этого туман рассеялся, и капитан обнаружил, что, двигаясь вслепую, он проскочил пристань Б. Быстро развернувшись и увеличив скорость катера до предела, капитан привёл его к пристани Б за время t2 = 15 мин после разворота. Найдите скорость течения реки, если расстояние между пристанями S = 6 км.
4)Для проверки грузоподъёмности плота массой m = 7 3 10 кг и размерами 6,25 м ×8,0 м ×1,0 м его поместили в бассейн и сверху нагрузили льдом так, что он оказался погруженным в воду наполовину (как показано на рисунке). Найдите объём V льда. Как изменится уровень воды в бассейне (повысится, понизится или не изменится), когда лёд растает? Ответ обоснуйте. Плотность воды 0 = 1,0 г/см3 , плотность льда = 0,9 г/см3 .
Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 9 класс задания и ответы:
1)На рисунке приведён график зависимости проекции ускорения ax от времени t для частицы с момента начала наблюдения до момента её остановки. Определите максимальную скорость υmax частицы и путь S пройденный ей за 15 c.
2)На гладкой горизонтальной поверхности, плотно прилегая к ней, лежат два тонкостенных полусферических колокола радиусов R1 и R2 (R1 > R2) (см. рис.). Известно, что масса внешнего колокола в 2 раза больше массы внутреннего. В верхней части внешнего колокола проделано небольшое отверстие, через которое наливается жидкость плотностью ρ. В момент, когда заполняется всё пространство между колоколами, начинается подтекание под один из них. Определите под какой из колоколов начнётся подтекание и найдите его массу.
3)Стержень длиной L, состоящий из трёх частей одного диаметра, висит на нити горизонтально. Каждая следующая его часть, по сравнению с предыдущей, в 2 раза короче, а её плотность в 2 раза больше. Плотность самой длиной части ρ. Определите: 1) расстояние x от края стержня (со стороны короткой части) до точки крепления нити; 2) расстояние Δx, на которое нужно сместить точку крепления нити для достижения нового равновесия после погружения стержня в жидкость плотностью ρ.
4)В два калориметра положили по куску льда и с одинаковой постоянной мощностью начали подводить тепло. В первом калориметре за τ1 = 370 с удалось поднять температуру содержимого с t10 = –50°C до t11 = 30°C. Во втором через τ2 = 580 с от начала нагрева температура достигла t21 = 40°C. Определите массы m1 и m2 кусков льда, начальную температуру второго куска (t20) и мощность P нагревательного элемента. Известно, что куски льда отличались по массе на Δm = 210 г, а вода во втором калориметре появилась через τ0 = 80 с после начала нагрева. Удельная теплоёмкость льда cл = 2100 Дж/кг°C, удельная теплоёмкость воды cв = 4200 Дж/кг°C, удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг.
5)Из четырёх резисторов с сопротивлениями R, 2R, 3R и 4R (R = 15 Ом) спаян квадрат, в одну диагональ которого включён идеальный амперметр, а в другую – идеальный вольтметр (см. рис.). Найдите эквивалентное сопротивление R0 цепи между узлами a и b. Какими будут показания амперметра и вольтметра если к узлам a и b подключить источник с напряжением U = 12 В?
Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 10 класс задания и ответы:
1)В калориметр поместили лёд при t0 = 0 °C и затем добавили порцию воды при температуре t = 24 °С. В результате температура содержимого стала равной t1 = 7 °C. Определите: 1) отношение массы порции воды к начальной массе льда; 2) какая температура t2 установится в калориметре, если налить ещё такую же порцию воды? Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг∙°C), удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг. Теплоёмкость калориметра пренебрежимо мала.
2)На катушку массой m и радиусом R намотан лёгкий трос, свободный конец которого прикреплён к вертикальной стене (см. рис.). При каком минимальном коэффициенте трения со стеной катушка будет находиться в покое? Ускорение свободного падения g. Некоторые данные в задаче могут быть лишними. Положение троса на рисунке изображено условно.
3)В системе, показанной на рисунке, тела из одинакового материала смещаются на L1 = 0,5 м за Δt = 0,5 с. Если их поменять местами, то они сместятся за то же время на L2 = 0,6 м. Найдите коэффициент трения μ между телом и горизонтальной поверхностью стола. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2 . Блок лёгкий, нить невесомая и нерастяжимая. Трения в оси нет.
4)Над серединой гладкой плоскости длиной l = 5 м с углом наклона α = 30º на высоте h = 1 м на потолке параллельном плоскости закреплена лампочка (см. рис.). С вершины плоскости без начальной скорости начинает скользить небольшое зеркало (З). Определите скорость изображения лампочки и скорость светового «зайчика» на потолке в момент, когда зеркало проезжает под лампочкой. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2 .
5)Цепь, схема которой приведена на рисунке, состоит из резистора, двух одинаковых амперметров А1 и А2, вольтметра V и ваттметра W. Ваттметр представляет из себя комбинацию двух приборов: идеального амперметра (подключенного к клеммам «I») и идеального вольтметра (подключенного к клеммам «U»), произведение показаний которых пересчитывается в мощность. В одном из экспериментов ваттметр показал мощность P = 0,15 Вт; первый амперметр － силу тока I1 = 0,3 А; второй амперметр － силу тока I2 = 0,2 А; вольтметр － напряжение U = 0,6 В. Определите сопротивление амперметров RA, вольтметра RV и резистора R.
Муниципальный этап ВОШ 2020 олимпиады по физике 11 класс задания и ответы:
1)Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) массой m1 = 300 кг, летящий горизонтально со скоростью υ1 = 200 м/с, на подлёте к охраняемой территории попал под огонь зенитной артиллерии. Подлетевший вертикально со скоростью υ2 = 300 м/с снаряд массой m2 = 20 кг застрял в БПЛА. Определите количество теплоты Q выделившееся в результате попадания.
2)Бруску, находившемуся на горизонтальной поверхности на расстоянии L = 1,5 м от стены, сообщили скорость υ0 в направлении стены, при столкновении с которой он потерял 50% своей кинетической энергии перед ударом. Определите минимальную скорость υ0, при которой брусок сможет вернуться в исходную точку. Коэффициент трения между бруском и поверхностью μ = 0,1. Ускорение свободного падения g = 10 м/c2 .
3)Найдите отношение изменений внутренней энергии идеального одноатомного газа ΔU12/ΔU34 на участках 12 и 34 в ходе циклического процесса, который на pV диаграмме имеет вид ромба с диагоналями параллельными координатным осям (см. рис.).
4)На горизонтальном столе стоит теплоизолированный цилиндр с лёгким поршнем площадью S, под которым находится идеальный одноатомный газ, давление которого равно 0 p (см. рис.). Упоры на стенках цилиндра ограничивают движение поршня вверх. На поршень ставят и отпускают гирю массы m (m = 2p0S/g). Во сколько раз уменьшится объем газа после того, как система придёт в равновесие? Считайте, что цилиндр и гиря находятся под колоколом, из-под которого откачан воздух.
5)Электрическая цепь состоит из источника напряжения U0 = 12 В, резистора с неизвестным сопротивлением r, вольтметров V1 и V2 и ключей К1 и К2 (см. рисунок). Если замкнут только ключ К1, то показание одного из вольтметров равно U1 = 6,0 В. Если замкнут только ключ К2, то показание одного из вольтметров равно U2 = 8,0 В. Найдите сумму показаний вольтметров при одновременно замкнутых ключах К1 и К2.
Смотрите задания и ответы для других предметов муниципального этапа 2020:
ВСЕРОССИЙСКИЕ олимпиады 2020-2021 муниципальный этап задания и ответы
Источник