В сосуде под поршнем находится воздух при влажности

11. МКТ и Термодинамика (объяснение явлений)

1. Вспоминай формулы по каждой теме

2. Решай новые задачи каждый день

3. Вдумчиво разбирай решения

В герметично закрытом сосуде относительная влажность воздуха равна 68% при температуре 43 (^circ)C. После впрыскивают ещё немного воды и и дожидаются установления в сосуде теплового равновесия. Выберите два верных утверждения, описывающих этот процесс. Давление насыщенного пара при температуре 43 (^circ)C равно 8,6 кПа.
1) Если вода начала конденсироваться, то относительная влажность воздуха стала больше 100%.
2) Абсолютная влажность воздуха изначально была равна 0,2 кг/м(^3).
3) Парциальное давление водяных паров увеличилось.
4) Концентрация водяных паров увеличилась.
5) Относительная влажность воздуха уменьшилась.

1) (color{red}{small text{Неверно}})
Относительная влажность воздуха не может быть больше 100%
2) (color{red}{small text{Неверно}})
Абсолютная влажность воздуха – это плотность водяного пара в воздухе, который мы можем высчитать по уравнению Менделеева-Клапейрона: [p=p_text{нас}varphi] [pV=dfrac{m}{mu}RT] [p=dfrac{rho}{mu}RT] [rho=dfrac{p_text{нас}varphimu}{RT}=dfrac{8,6cdot 10^3text{ Па}cdot 0,68 cdot 18 cdot 10^{-3} text{ кг/моль}}{8,31 dfrac{text{Дж}}{text{моль}cdottext{К}}cdot (273+43)text{ К}}=0,002text{ кг/м}^3]
3) (color{green}{small text{Верно}})
Чем больше молекул воды, тем больше концентрация, следовательно выше давление: [n=dfrac{N}{V}] [p=nKT]
4) (color{green}{small text{Верно}})
Смотрите пункт 3.
5) (color{red}{small text{Неверно}})
Так как увеличивается давление водяных паров при неизменной температуре, увеличивается относительная влажность воздуха.

Ответ: 34

В сосуде под поршнем находится вода и водяной пар. Объём сосуда медленно изотермически увеличивают, при этом в сосуде еще остается вода. Как изменяются при этом масса пара и его давление?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

[begin{array}{|c|c|}
hline
text{ Масса пара}&text{ Давление пара}\
hline
&\
hline
end{array}]

1) В закрытом сосуде, когда есть вода и водяной пар. Жидкая и газообразная фаза находится в динамическом равновесии, то есть пар всегда насыщенный. Так как объем увеличивается, то вода будет испаряться и масса пара увеличивается. Масса пара – 1
2) Пар в данном процессе всегда остается насыщенным, следовательно давление насыщенных паров остается неизменным. Давление – 3

Ответ: 13

В цилиндрический сосуд, герметично закрытый подвижным поршнем, впрыснули некоторое количество воды, после чего сдвинули поршень и дождались установления в сосуде теплового равновесия. Выберите два верных утверждения, описывающих этот процесс. Температура в сосуде поддерживаетя постоянной
1) Если уменьшить объем в 3 раза, а давление увеличится в 2 раза, то пар станет насыщенным.
2) Если уменьшить объем в 3 раза, а давление увеличится в 2 раза, масса воды в воздухе уменьшится.
3) Если увеличить объем, то концентрация воды в воздухе увеличится.
4) Если увеличить объем в 4 раза, а давление увеличится в 2 раза, то изначально относительная влажность была равна 50%.
5) Если уменьшить объем в 3 раза, и давление уменьшится в 3 раза, то пар начнёт конденсироваться.

1) (color{green}{small text{Верно}})
Так как при уменьшении объема давление увеличивается только в 2 раза (а не в 3), значит в ходе процесса изменилось количество водяного пара, значит пар превращался в воду, что говорит о том, что влажность стала равной 100%, пар стал насыщенным.
2) (color{green}{small text{Верно}})
Так как пар превращался в воду, значит количество водяного пара в воздухе уменьшалось.
3) (color{red}{small text{Неверно}})
Концентрация рассчитывается по формуле: [n=dfrac{N}{V}] Количество молекул воды не изменилось, объем увечился, значит концентрация уменьшилась.
4) (color{red}{small text{Неверно}})
Так как при увеличении объема давление уменьшается только в 2 раза (а не в 4), значит в ходе процесса изменилось количество водяного пара, тогда вода превращалась в пар, что говорит о том, что изначальная относительная влажность была равна 100%.
5) (color{red}{small text{Неверно}})
Если давление уменьшается в равном количестве с объемом, то масса водяных паров не уменьшается, значит конденсации не происходит.

Ответ: 12

В двух одинаковых сосудах при температурах (t_1=15^circ) и (t_2=27^circ) относительные влажности равны (varphi_1=77%) и (varphi_2=40%). Выберите два верных утверждения, описывающих эту ситуацию.
1) Концентрация водяного пара во втором сосуде больше, чем в первом.
2) Чтобы во втором сосуде выделилась роса, нужно при неизменной температуре уменьшить давление в 2,5 раза.
3) Чтобы в первом сосуде выделилась роса, нужно при неизменном давлении увеличить температуру в 1,5 раза.
4) Плотность водяных паров в первом сосуде больше, чем во втором.
5) Давление насыщенного пара при во втором сосуде больше, чем в первом в 2 раза.

1) (color{red}{small text{Неверно}})
Воспользуемся формулой: [p=nKT] Выходит, что чем больше давление, тем больше концентрация. А давление больше там, где выше влажность.
2) (color{red}{small text{Неверно}})
Чтобы роса начала выделяться, давление должно быть как минимум равно давлению насыщенного пара. Если мы понизим давление, ничего не случится.
3) (color{red}{small text{Неверно}})
Точка росы — это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу. В нашем случае температура повышается, значит дойти до точке росы не получится.
4) (color{green}{small text{Верно}})
Вомользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона: [pV=dfrac{m}{mu}RT] [p=dfrac{rho}{mu}RT] Значит, чем больше давление, тем больше плотность.
5) (color{green}{small text{Верно}})
Давления водяного пара в обоих случаях: [p_1=p_text{нас.1}varphi_1] [p_2=p_text{нас.2}varphi_2] Так как (V=const), то по закону Шарля: [dfrac{p_1}{p_2}=dfrac{T_1}{T_2}] Тогда: [dfrac{p_text{нас.2}varphi_2}{p_text{нас.1}varphi_1}=dfrac{T_2}{T_1}] [dfrac{p_text{нас.2}}{p_text{нас.1}}=dfrac{varphi_1 T_2}{varphi_2 T_1}=dfrac{77cdot (27+273) K}{40cdot (15+273) K}=2]

Ответ: 45

Сухой и влажный воздух при одинаковых давлении и температуре занимает одинаковые сосуды, следовательно,
1) плотность влажного воздуха меньше плотности сухого.
2) плотность сухого воздуха меньше плотности влажного.
3) плотности газов одинаковы.
4) суммарное количество молей в сосудах одинаково.
5) парциальное давление водяных паров больше, чем остальных газов, составляющих воздух.

[begin{array}{|c|c|}
hline
text{ A }&text{ Б }\
hline
&\
hline
end{array}]

1) Согласно закону Авогадро — в равных объемах газа при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое количество молекул. Влажный воздух получается из сухого в результате замещения (N) молекул воздуха (молярная масса (M = 0,029) кг/моль) (N) молекулами воды (молярная масса (M = 0,018) кг/моль). Следовательно, плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха.
2) По уравнению Менделеева – Клапейрона: (PV = nu RT) и из условия, что объём, давление и температура одинаковы (Rightarrow) одинаковы и количество молей двух газов.

Ответ: 14

Какие приборы используют для измерения относительной влажности воздуха?
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
1) гигрометр
2) динамометр
3) психрометр
4) осциллограф [begin{array}{|c|c|}
hline
text{ A }&text{ Б }\
hline
&\
hline
end{array}]

Для изучения влажности воздуха используют гигрометр и психрометр.

Ответ: 13

Как изменится давление водяного пара при уменьшении его объема в 2 раза при постоянной температуре? Выберите два верных утверждения.
1) Если в сосуде находится ненасыщенный пар, его давление уменьшится.
2) Если в сосуде находится насыщенный пар, его давление увеличится.
3) Если в сосуде находится ненасыщенный пар с влажностью более 60%, его давление сначала увеличится, затем перестанет изменяться.
4) Давление пара при постоянной температуре увеличится в любом случае.
5) Если в сосуде находится насыщенный пар, его давление не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

[begin{array}{|c|c|}
hline
text{ A }&text{ Б }\
hline
&\
hline
end{array}]

1) Если в сосуде находится ненасыщенный пар и уменьшают объем, то давление увеличивается в 2 раза, т.к. уменьшается объем в 2 раза (пользуемся формулой Менделеева – Клапейрона: (PV = nu RT) ).
2) Если в сосуде находится насыщенный пар и уменьшают объем, то давление не изменяется, т.к. часть молекул конденсируется в воду.
3) Если в сосуде находится ненасыщенный пар с влажностью более 60%, его давление сначала увеличится, затем перестанет изменяться, когда водяной пар достигнет влажности (100 %).
4) Если пользоваться формулой Менделеева – Клапейрона (PV = nu RT), то можно понять, что это суждение неверное.
5) Если в сосуде находится насыщенный пар и уменьшают объем, то давление не изменяется, т.к. часть молекул конденсируется в воду.

Ответ: 35

Источник

м. Добрынинская, ул. Большая

Задача о влажном воздухе

Давление влажного воздуха в сосуде под поршнем при температуре t = 100 °С равно р1 = 1,8*105 Па. Объём под поршнем изотермически уменьшили в k=4 раза. При этом давление в сосуде увеличилось в n=3 раза. Найдите относительную влажность ф воздуха в первоначальном состоянии. Утечкой вещества из сосуда пренебречь.

Источник

Давление влажного воздуха в сосуде под поршнем при температуре 100

Относительная влажность порции воздуха при некоторой температуре равна 10 %. Во сколько раз следует изменить давление этой порции воздуха для того, чтобы при неизменной температуре его относительная влажность увеличилась на 25 %?

Относительная влажность воздуха связана с парциальным давлением пара при некоторой температуре и давлением насыщенных паров при той же температуре соотношением

Для того чтобы увеличить влажность воздуха в 3,5 раза (с 10 % до 35 %), надо увеличить давление воздуха при неизменной температуре в 3,5 раза.

В задании написано «на 25 %» , а в решении решается задача «до 35 %» . То есть условия в задаче «25%» а в решении «35%»

Если 10 увеличить на 25, то получится 35.

Относительная влажность воздуха в сосуде, закрытом поршнем, равна 30%. Какой станет относительная влажность воздуха в сосуде, если его объём при неизменной температуре увеличить в 3 раза? Ответ дайте в процентах.

Относительная влажность воздуха определяется как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенных паров при данной температуре. Температура в сосуде не изменяется, поэтому не изменяется давление насыщенных паров. При постоянной температуре произведение давления на объём остаётся постоянным:

поэтому при увеличении объёма в три раза давление упадёт в три раза. Следовательно, относительная влажность воздуха в сосуде также уменьшится в три раза и станет равной 10%.

Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 60 %. Воздух изотермически сжали, уменьшив его объём в два раза. Какова стала относительная влажность воздуха? (Ответ дать в процентах.)

Относительная влажность воздуха определяется следующим образом:

где — концентрация пара в сосуде, а — концентрация насыщенного пара при той же температуре (эта величина зависит только от температуры воздуха в сосуде). Воздух в сосуде сжимают изотермически, поэтому величинане изменяется. В начальный момент, согласно условию, концентрация пара в сосуде равна При сжатии концентрация начинает расти. На первый взгляд кажется, что уменьшение объема сосуда в два раза приведет к увеличению концентрации пара в два раза и она станет равной Однако, это не так. Концентрация насыщенного пара определяет максимально возможную при данной температуре концентрацию пара, она показывает, какое максимальное количество пара может находиться в единице объема при заданной температуре. Следовательно, конечная концентрация пара в сосуде станет равной Пар станет насыщенным, избытки влаги из воздуха сконденсируются. Конечная относительная влажность воздуха станет равно 100%.

Относительная влажность воздуха в цилиндре под поршнем равна 50 %. Воздух изотермически сжали, уменьшив его объем в 3 раза. Какова стала относительная влажность воздуха? (Ответ дать в процентах.)

В силу того, что насыщенный пар подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева, относительную влажность воздуха можно определить следующим образом:

где — концентрация пара в цилиндре, а — концентрация насыщенного пара при той же температуре (эта величина зависит только от температуры воздуха в сосуде). Воздух в сосуде сжимают изотермически, поэтому величина не изменяется. В начальный момент, согласно условию, концентрация пара в сосуде равна При сжатии концентрация начинает расти. На первый взгляд кажется, что уменьшение объема сосуда в три раза приведет к увеличению концентрации пара в три раза и она станет равной Однако это не так. Концентрация насыщенного пара определяет максимально возможную при данной температуре концентрацию пара, она показывает, какое максимальное количество пара может находиться в единице объёма при заданной температуре. Следовательно, конечная концентрация пара в сосуде станет равной Пар станет насыщенным, избытки влаги из воздуха сконденсируются. Конечная относительная влажность воздуха станет равной 100%.

На рисунке представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.

Психрометрическая таблица представлена ниже.

Разность показаний сухого и влажного термометров
1	2	3	4	5	6	7	8
10	100	88	76	65	54	44	34	24	14
11	100	88	77	66	56	46	36	26	17
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20
13	100	89	79	69	59	49	40	31	23
14	100	90	79	70	60	51	42	33	25
15	100	90	80	71	61	52	44	36	27
16	100	90	81	71	62	54	45	37	30
17	100	90	81	72	64	55	47	39	32
18	100	91	82	73	64	56	48	41	34
19	100	91	82	74	65	58	50	43	35
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37
21	100	91	83	75	67	60	52	46	39
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40
23	100	92	84	76	69	61	55	48	42
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43
25	100	92	84	77	70	63	57	50	44

Какой была относительная влажность воздуха в тот момент, когда проводилась съемка? (Ответ дайте в процентах.)

На рисунке видно, что сухой термометр показывает

а влажный — Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров составляет Находим в таблице пересечение соответствующих строки и столбца и получаем, что относительная влажность равна

Источник

Давление влажного воздуха в сосуде под поршнем при температуре 100

В сосуде, объём которого можно изменять при помощи поршня, находится воздух с относительной влажностью 50%. Поршень медленно вдвигают в сосуд при неизменной температуре. Во сколько раз уменьшится объём сосуда к моменту, когда водяной пар станет насыщенным?

Начальное давление воздуха под поршнем равно

Когда пар станет насыщенным, его давление станет равным давлению насыщенного пара Так как процесс изотермический (Т = const), то pV = const. Следовательно,

т. е. объём уменьшился в 2 раза.

В закрытом сосуде объёмом 5 литров находится влажный воздух при температуре 100 °С и давлении

Па. Относительная влажность воздуха равна 60 %.

Выберите два верных утверждения.

1) В этом сосуде парциальное давление паров воды больше парциального давления воздуха.

2) В этом сосуде парциальное давление паров воды меньше парциального давления воздуха.

3) В этом сосуде масса воздуха меньше массы паров воды.

4) В этом сосуде масса воздуха больше массы паров воды.

5) Если при неизменной температуре увеличить объём сосуда в 5 раз, то относительная влажность воздуха станет равна 100 %.

1. Неверно. Давление насыщенных паров воды при 100 °С равно нормальному атмосферному давлению = 10 5 Па. Найдём парциальное давление водяных паров:

откуда

Найдём также парциальное давление воздуха:

(закон Дальтона), откуда То есть парциальное давление воздуха больше парциального давления водяных паров.

2. Верно, см. пункт 1.

3. Неверно. Из уравнения Менделеева-Клайперона можно выразить массы воздуха и водяных паров. ##

4. Верно, см. пункт 3.

5. Неверно. Из закона Бойля-Мариотта

при , то есть если объём увеличивается, то давление должно уменьшаться, а значит и относительная влажность воздуха будет уменьшаться.

В закрытом сосуде объёмом 5 литров находится влажный воздух при температуре 100 °С и давлении

Па. Относительная влажность воздуха равна 60 %.

Выберите два верных утверждения.

1) В этом сосуде парциальное давление паров воды больше парциального давления воздуха.

2) В этом сосуде парциальное давление паров воды меньше парциального давления воздуха.

3) В этом сосуде масса воздуха больше массы паров воды.

4) В этом сосуде масса воздуха меньше массы паров воды.

5) Если при неизменной температуре увеличить объём сосуда в 6 раз, то относительная влажность воздуха станет равна 100 %.

1. Верно. Давление насыщенных паров воды при 100 °С равно нормальному атмосферному давлению = 10 5 Па. Найдём парциальное давление водяных паров:

откуда

Найдём также парциальное давление воздуха:

(закон Дальтона), откуда То есть парциальное давление воздуха меньше парциального давления водяных паров.

2. Неверно, см. расчёты пункта 1.

3. Верно. Из уравнения Менделеева-Клапейрона можно выразить массы воздуха и водяных паров. ##

4. Неверно, см. пункт 3.

5. Из закона Бойля-Мариотта

Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде с поршнем равна 40%. Объем сосуда за счет движения поршня медленно уменьшают при постоянной температуре. В конечном состоянии объем сосуда в 3 раза меньше начального. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных наблюдений, и укажите их номера.

1) При уменьшении объема сосуда в 2,5 раза на стенках появляется роса.

2) Давление пара в сосуде все время увеличивается.

3) В конечном и начальном состоянии масса пара в сосуде одинакова.

4) При уменьшении объема в 2 раза относительная влажность воздуха в сосуде стала равна 80%.

5) В конечном состоянии весь пар в сосуде сконденсировался.

После уменьшения объёма в 2 раза относительная влажность воздуха увеличилась в 2 раза и стала 80%. Когда объём стал в 2,5 раза меньше первоначального, относительная влажность достигла 100%, после чего водяные пары начинали конденсироваться на стенках. При дальнейшем уменьшении объёма давление водяных паров оставалось постоянным. В конечном состоянии не весь пар в сосуде сконденсировался.

Верны первое и четвёртое утверждения.

Почему ответ два является неверным, если давление увеличивается в процессе движения поршня в 3 раза?

Давление пара в сосуде увеличивается не всё время.

Конечное давление больше начального в 2,5 раза, а не 3.

Воздух в комнате состоит из смеси газов: водорода, кислорода, азота, водяных паров, углекислого газа и др. При тепловом равновесии у этих газов обязательно одинаковы

2) парциальные давления

3) концентрации молекул

При тепловом равновесии газов выравниваются их средние кинетические энергии теплового движения, а значит, и температуры.

На рисунке изображены: пунктирной линией — график зависимости давления

насыщенных паров воды от температуры и сплошной линией — процесс 1-2 изменения парциального давления паров воды.

По мере такого изменения парциального давления паров воды абсолютная влажность воздуха

4) может как увеличиваться, так и уменьшаться

Абсолютная влажность воздуха — физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в 1

воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. Водяной пар подчиняется уравнению состояния идеального газа: Из графика видно, что рассматриваемый процесс находится под кривой зависимости давления насыщенных паров от температуры, значит, пар в ходе процесса 1-2 остается ненасыщенным. Кроме того, из графика видно, что температура газа остается неизменной, а давление газа увеличивается. Следовательно, абсолютная влажность воздуха также увеличивается.

В сосуде под поршнем находится влажный воздух с относительной влажностью 60 % при постоянной температуре 100 °С. В начальном состоянии его давление составляет

Определите, во сколько k раз нужно уменьшить объём в сосуде, чтобы давление возросло в 3 раза?

Давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений воздуха

и водяного пара :

При температуре 100 °С давление насыщенных водяных паров равно

При уменьшении объёма в

раз парциальное давление воздуха по закону Бойля — Мариотта увеличивается в раз. У водяного пара при уменьшении объёма парциальное давление сначала увеличивается до тех пор, пока не достигнет давления насыщенных паров, после чего его парциальное давление будет оставаться постоянным, а часть пара сконденсируется (изменением объёма влажного воздуха из-за капелек воды можно пренебречь). Таким образом, в конечном состоянии

На рисунке изображены: пунктирной линией — график зависимости давления

По мере такого изменения парциального давления паров воды абсолютная влажность воздуха

4) может как увеличиваться, так и уменьшаться

Абсолютная влажность воздуха — физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в 1

воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. Водяной пар подчиняется уравнению состояния идеального газа: Из графика видно, что в ходе процесса 1-2 температура газа остается неизменной, а давление газа уменьшается. Следовательно, абсолютная влажность воздуха также уменьшается.

почему уменьшается ? это зависит от давления ? ( зачем тогда формула ?)

— не изменяются, уменьшается, значит, уменьшается.

В цилиндре под поршнем при комнатной температуре t долгое время находится только вода и её пар. Масса жидкости в два раза больше массы пара. Первоначальное состояние системы показано точкой на pV-диаграмме. Медленно перемещая поршень, объём V под поршнем изотермически увеличивают от V до 6V. Постройте график зависимости давления p в цилиндре от объёма V на отрезке от V до 6V. Укажите, какими закономерностями вы при этом воспользовались.

1. На участке от

до давление под поршнем постоянно (давление насыщенного пара на изотерме). На участке от до давление под поршнем подчиняется закону Бойля — Мариотта.

На участке от

до график — горизонтальный отрезок прямой, на участке от до — фрагмент гиперболы (для экспертов: отсутствие названий не снижает оценку, названия помогают оценке графика, сделанного от руки).

2. В начальном состоянии над водой находится насыщенный водяной пар, так как за длительное время в системе установилось термодинамическое равновесие.

3. Пока в цилиндре остается вода, при медленном изотермическом расширении пар остается насыщенным. Поэтому график

будет графиком константы, т. е. отрезком горизонтальной прямой. Количество воды в цилиндре при этом убывает. При комнатной температуре концентрация молекул воды в насыщенном паре ничтожна по сравнению с концентрацией молекул воды в жидком агрегатном состоянии. Масса воды в два раза больше массы пара. Поэтому, во-первых, в начальном состоянии насыщенный пар занимает объём, практически равный Во-вторых, чтобы вся вода испарилась, нужно объём под поршнем увеличить ещё на Таким образом, горизонтальный отрезок описывает зависимость на участке от до

4. При

под поршнем уже нет жидкости, все молекулы воды образуют уже ненасыщенный водяной пар, который можно на изотерме описывать законом Бойля — Мариотта: т. е. Графиком этой зависимости служит гипербола. Таким образом, на участке от до зависимость изображается фрагментом гиперболы.

Источник

➤ Adblock
detector

Источник