2019-11-08
В сосуде объемом $V$ находилась при температуре $T$ вода в количестве $m$. В результате нагрева на $\Delta T$ вода испарилась. Найти давление ее паров до и после нагрева.
Решение:
Первоначальное состояние пара описывается уравнением
$p_{1}(V - V_{в} ) = \frac{M}{ \mu }RT$. (1)
При этом пар был насыщающим, ибо находился достаточно долго в сосуде одновременно с водой и, значит,
$M = \rho_{н}(V - V_{в})$. (2)
Исключая из (1) и (2) массу пара $M$, получим $p_{1} = \frac{ \rho_{н} }{ \mu} RT$. При этом $\rho_{н}$ берется из таблиц. Можно, конечно, определить $p_{1}$ сразу из таблиц, если есть таковые.
Для конечного состояния системы (после испарения воды) имеем
$p_{2}V = \frac{M + m}{ \mu}R(T + \Delta T)$. (3)
Подстановка сюда необходимого $M$ из (2) приводит к уравнению
$p_{2} = \frac{ \rho_{н} (V - V_{в}) + m}{ \mu M} R (T + \Delta T )$,
где
$V_{ в} = \frac{m}{ \rho_{в} } = \frac{m}{ \rho_{0в} } (1 + \alpha t)$,
$\rho_{0в}$ и $\alpha$ - табличные данные, a $t = T - 273^{ \circ} К$ (температура воды по Цельсию перед нагревом).
При решении не учитывалась зависимость плотности воды от давления и изменения объема сосуда при изменении температуры.