В закрытом сосуде под поршнем находятся воздух и пары воды

В закрытом сосуде под поршнем находятся воздух и пары воды thumbnail

12. МКТ и Термодинамика (изменение физических величин в процессах, установление соответствия)

1. Вспоминай формулы по каждой теме

2. Решай новые задачи каждый день

3. Вдумчиво разбирай решения

В стеклянном сосуде находится небольшое количество воды и некоторое количество насыщенного водяного пара. Как изменится масса воды и плотность водяного пара при нагревании сосуда?

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

[begin{array}{|c|c|} hline text{ Масса воды }&text{ Плотность водяного пара }\ hline &\ hline end{array}]

A) Масса воды – 2

Когда температура воды достигнет точки кипения, вода начнёт переходить в пар (Rightarrow) масса пара будет увеличиваться, а масса воды уменьшаться.

Б) Плотность водяного пара – 1

По пункту А масса пара увеличится, значит количество молекул пара увеличится при неизменном объеме (Rightarrow) возрастёт плотность водянного пара (rho).

Ответ: 21

Как изменится давление А) насыщенного пара, Б) ненасыщенного пара при небольшом изотермическом уменьшении объема сосуда?

1) уменьшиться

2) увеличится

3) вначале увеличится, а затем уменьшится

4) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. [begin{array}{|c|c|} hline text{ A }&text{ Б }\ hline &\ hline end{array}]

А) Давление насыщенного пара не зависит от объема, занимаемого паром (с уменьшением объема насыщенного пара часть пара конденсируется в жидкость), т.е. ответ 4.

Б) Давление ненасыщенного пара подчиняется закону (PV = const). При небольшом изотермическом уменьшение объема (пока пар не стал насыщенным) (P) увеличивается, т.е. ответ 2.

Ответ: 42

В цилиндре под поршнем находятся жидкость и её насыщенный пар. Как будут изменяться давление пара и масса жидкости при небольшом медленном перемещении поршня вниз при постоянной температуре?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. [begin{array}{|c|c|} hline text{ Давление пара }&text{ Масса жидкости }\ hline &\ hline end{array}]

1) Поскольку пар насыщенный, то его давление при данной температуре невозможно увеличить, т.е. давление в данном процессе остается неизменным, ответ 3.

2) Когда мы сжимаем поршень происходит кратковременное “увеличение” давления, за счет чего часть пара сразу же конденсируется, увеличивая массу жидкости, т.е. ответ 1.

Читайте также:  Сосуды на груди как убрать

Ответ: 31

В герметично закрытом сосуде находится воздух с паром. Как изменится относительная и абсолютная влажность воздуха в сосуде, если понизить температуру воздуха в следующих случаях?

[begin{array}{cc} text{А) насыщенного пара }& text{ 1) абсолютная влажность увеличится, а относительная останется неизменной }\ \ text{Б) ненасыщенного пара }& text{ 2)абсолютная влажность уменьшится, а относительная останется неизменной }\ \ & text{ 3)относительная влажность увеличится, а абсолютная останется неизменной }\ \ & text{ 4)относительная влажность уменьшится, а абсолютная остенется неизменной }\ end{array}]

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

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

1) В случае, когда в сосуде насыщенный пар (А) при понижении температуры начнётся конденсация насыщенного пара, плотность пара (т.е. абсолютная влажность) уменьшится, а относительная останется равной 100%, т.е. ответ 2.

2) В случае, когда в сосуде ненасыщенный пар (Б) плотность пара в закрытом сосуде не меняется, а плотность насыщенного пара с понижением температуры уменьшается, так как (varphi =dfrac{rho}{rho}_{text{нп}} cdot) 100% (Rightarrow) (varphi) увеличивается, т.е. ответ 3.

Ответ: 23

Старт “Щелчка” по физике.

Вся теория про магнитные явления №15-18, 26, 32+Качественные задачи 27

Начало в 15:00, 4 июня

Старт “Щелчка” по физике.

Источник

25. Молекулярная физика (Расчетная задача)

1. Вспоминай формулы по каждой теме

2. Решай новые задачи каждый день

3. Вдумчиво разбирай решения

В сосуде объёмом 3 л при температуре +70 (^{circ})С находится смесь воздуха с водяными парами. Давление в сосуде равно 99,2 кПа, относительная влажность воздуха 50(%). Давление насыщенного водяного пара при данной температуре равно 31,1 кПа. Какое количество воздуха находится в сосуде? Ответ выразите в миллимолях и округлите до целого числа.

Влажность воздуха: [varphi=dfrac{p_{text{вод.пар}}}{p_{text{нас.пар}}} ; ; ; Rightarrow ; ; ; p_{text{вод.пар}}=varphi cdot p_{text{нас.пар}}] где (p_{text{вод.п.}}) – давление водяных паров, (p_{text{н.п.}}) – давление насыщенных паров. [p_{text{вод.пар}}=0,5cdot31,1text{ кПа}=15,55 text{ кПа}] По закону Дальтона, давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов: [p_{text{см}}=p_1+p_2+dots+p_n] [p_{text{см}}=p_{text{возд}}+p_{text{вод.пар}} ; ; ; Rightarrow ; ; ; p_{text{возд}}=p_{text{см}}-p_{text{вод.пар}}] [p_{text{возд}}=99,2text{ кПа}-15,55text{ кПа}=83,65 text{кПа}] Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для воздуха: [p_{text{возд}}V=nu RT] где (V) – объем газа, (nu) – количество вещества, (R) – универсальная газовая постоянная, (T) – температура газа в Кельвинах.

Читайте также:  С поверхности воды в сосуде происходит испарение при отсутствии

Вырразим количесвто веещества: [nu=dfrac{p_{text{возд}}V}{RT}] [nu=dfrac{83,65cdot10^3text{ Па}cdot3cdot10^{-3}text{ м}^3}{8,31text{ Дж/(моль$cdot$К)}cdot(70+273)text{ К}} approx 88 text{ ммоль}]

Ответ: 88

В большом сосуде с жёсткими стенками, закрытом подвижным поршнем, находятся воздух и насыщенный водяной пар при температуре 100 (^{circ})С. Давление в сосуде равно 150 кПа. Поршень переместили, поддерживая температуру содержимого сосуда постоянной. При этом половина водяного пара сконденсировалась. Какое давление установилось в сосуде? Ответ выразите в кПа.

В сосуде находятся воздух и насыщенный пар, при этом давление в сосуде состоит из суммы давлений этих двух газов: [p=p_1+p_2] Так как водяной пар насыщенный, то его давление при 100 (^{circ})С равно 100 кПа: (p_1) = 100 кПа.

Тогда давление воздуха равно: [p_2=150text{ кПа}-100text{ кПа}=50text{ кПа}] Половина водяного пара сконденисровалась, это означает, что объем уменьшили в 2 раза.

Давление водяных паров не изменилось, так как пар насыщенный.

Давление воздуха увеличилось в 2 раза, потому что объем уменьшился в 2 раза, температура не меняется.

Таким образом, давление в конечном сосстоянии в сосуде: [p=p_1+p’_2] [p =100text{ кПа}+50text{ кПа}cdot2=200 text{ кПа}]

Ответ: 200

В закрытом сосуде находится 4 г водяного пара под давлением 50 кПа и при температуре 100 (^{circ})С. Не изменяя температуры, объём сосуда уменьшили в 4 раза. Найдите массу образовавшейся при этом воды. Ответ приведите в граммах.

Влажность воздуха: [varphi=dfrac{p_{text{вод.пар}}}{p_{text{нас.пар}}}] где (p_{text{вод.п.}}) – давление водяных паров, (p_{text{нас.п.}}) – давление насыщенных паров.

Давление насыщенного водяного пара при 100 (^{circ})С равно 10(^5) Па.

Так как объем умеьшился в 4 раза, а максимальное давление (10^5) Па (100 кПа), то давление может увеличиться только в 2 раза.

Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для водяного пара: [p_{text{вод.пар}}V=dfrac{m}{mu} RT] где (mu) – молярная масса газа, (V) – объем газа, (m) – масса пара, (R) – универсальная газовая постоянная, (T) – температура пара в Кельвинах.

Из закона видно, что для уменьшения объема в 4 раза (так как давление увеличится в 2 раза) необходимо уменьшение массы водяного пара в 2 раза (то есть половина водяного пара сконденсируется): [m_{text{вод}}=dfrac{m_{text{пар}}}{2}=2text{ г}]

Читайте также:  Рецепт для очищения сосудов из льняного масла

Ответ: 2

В сосуде под поршнем находится 3г водяного пара под давлением 25 кПа при температуре 100 (^circ)С. Объем сосуда изотермически уменьшили в 3 раза, найдите массу образовавшейся воды. Ответ дайте в граммах.

Давление насыщенных паров при 100 (^circ)С равно 100кПа. Найдем влажность пара в сосуде по формуле: [phi=dfrac{p}{p_text{ н.п.}}100%] где (p) – давление газа, (p_text{ н.п.}) – давление насыщенных паров при данной температуре.

Так как объем сосуда изотермически уменьшили, то по закону Бойля – Мариотта: (pV=const), где (V) объем газа.

А значи, при уменьшении объема в 3 раза, давление возрастает в 3 раза.

Тогда влажность равна: [varphi=dfrac{3cdot 25text{ кПа}}{100text{ кПа}}cdot100%=75%] Так как влажность меньше 100% то водяные пары не будут конденсироваться, а значит масса водяного пара не будет увеличиваться.

Ответ: 0

В начальный момент времени газ имел давление (p) = 1(cdot)10(^5) Па при (t) = 100 (^{circ})С. Затем газ изотермически сжали в (k) = 4 раз. В результате давление газа увеличилось в 2 раза. Определите относительную влажность в начальный момент времени. Потерями вещества пренебречь. Ответ дайте в процентах.

Давление насыщенного водяного пара при 100 (^{circ})С равно 10(^5) Па.

Так как объем умеьшился в 4 раза, а давление увиличилось только в 2 раза, то это означает, что часть пара сконденсировалось и пар стал насыщенным, то есть: [p_{text{вод.пар}}=p_{text{нас.пар}}=100text{ кПа}] где (p_{text{вод.пар}}) – давление водяных паров, (p_{text{нас.пар}}) – давление насыщенных паров.

Суммарное конечное давление равно: [p_2=2p_1= 2p] [p_2 = 2cdot1cdot10^5text{ Па} = 200 text{ кПа}] По закону Дальтона, давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов: [p_{text{см}}=p_1+p_2+dots+p_n] [p_{text{см}}=p_{text{возд}}+p_{text{вод.пар}} ; ; ; Rightarrow ; ; ; p_{text{возд}}=p_{text{см}}-p_{text{вод.пар}}] [p_{text{возд}} = 200text{ кПа}-100text{ кПа}=100 text{кПа}] Процесс сжатия воздуха является изотермическим (по условию), значит в начальный момент давление воздуха было в 4 раза меньше: [p_{o_{text{возд}}}=dfrac{100cdot10^3text{ Па}}{4}=25 text{ кПа}] [p_{text{см}}=p_{text{возд}}+p_{text{вод.пар}}] [p_{o_{text{вод.пар}}}=p_{o_{text{см}}}-p_{o_{text{возд}}}] [p_{o_{text{вод.пар}}}=100text{ кПа}-25text{ кПа}=75 text{ кПа}]

Найдем влажность воздуха: [varphi=dfrac{p_{text{вод.пар}}}{p_{text{нас.пар}}}] [varphi=dfrac{75text{ кПа}}{100text{ кПа}}=0,75=75%]

Ответ: 75

Старт “Щелчка” по физике.

Вся теория про магнитные явления №15-18, 26, 32+Качественные задачи 27

Начало в 15:00, 4 июня

Старт “Щелчка” по физике.

Источник