Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 1199
2016-10-20 
На рисунке приведён график зависимости давления насыщенного пара некоторого вещества от температуры. Определённое количество этого вещества находится в закрытом сосуде постоянного объёма в равновесном состоянии, соответствующем точке А на рисунке. До какой температуры следует охладить эту систему, чтобы половина имеющегося в сосуде вещества сконденсировалась? Объёмом сконденсировавшегося вещества можно пренебречь по сравнению с объёмом сосуда.
Решение:
Поскольку давление в точке А меньше давления насыщенных паров при температуре $T_{А} = 300 К$, то всё вещество находится в газообразном состоянии. Если бы вещество не конденсировалось, то давление $p$ и температура $T$ этого вещества в соответствии с уравнением Менделеева — Клапейрона были бы связаны прямо пропорциональной зависимостью $p = \beta T$. В условиях, когда вещество из пара переходит в конденсированное состояние, линейная зависимость давления от температуры при понижении температуры справедлива только до момента начала конденсации, который соответствует точке пересечения графика, приведённого на рисунке, с прямой линией $p = \beta T$, проходящей через начало координат и точку А.
Если, как это требуется по условию задачи, сконденсировалась половина имеющегося вещества, то это состояние будет соответствовать некоторой точке В на кривой зависимости давления насыщенного пара от температуры. Эту точку можно найти путём следующих рассуждений. Если всё сконденсировавшееся вещество удалить, то давление в системе останется равным давлению насыщенного пара в точке В. Если теперь нагревать оставшийся пар до начальной температуры $T_{А} = 300 К$, то его давление, очевидно, будет линейно возрастать до величины вдвое меньшей, чем было начальное давление $p_{н}$, поскольку количество вещества в системе уменьшилось вдвое. Отсюда следует графический способ нахождения температуры, соответствующей точке В. Поставим на $pT$-диаграмме вспомогательную точку С, соответствующую начальной температуре $T_{А} = 300 К$ и давлению $p_{н}/2$. Проведём через точку С и начало координат прямую. Эта прямая пересечёт график зависимости давления насыщенного пара от температуры в искомой точке В, соответствующей в нашем случае температуре $T \approx 200 К$.
На рисунке приведён график зависимости давления насыщенного пара некоторого вещества от температуры. Определённое количество этого вещества находится в закрытом сосуде постоянного объёма в равновесном состоянии, соответствующем точке А на рисунке. До какой температуры следует охладить эту систему, чтобы половина имеющегося в сосуде вещества сконденсировалась? Объёмом сконденсировавшегося вещества можно пренебречь по сравнению с объёмом сосуда.
Решение:
Поскольку давление в точке А меньше давления насыщенных паров при температуре $T_{А} = 300 К$, то всё вещество находится в газообразном состоянии. Если бы вещество не конденсировалось, то давление $p$ и температура $T$ этого вещества в соответствии с уравнением Менделеева — Клапейрона были бы связаны прямо пропорциональной зависимостью $p = \beta T$. В условиях, когда вещество из пара переходит в конденсированное состояние, линейная зависимость давления от температуры при понижении температуры справедлива только до момента начала конденсации, который соответствует точке пересечения графика, приведённого на рисунке, с прямой линией $p = \beta T$, проходящей через начало координат и точку А.
Если, как это требуется по условию задачи, сконденсировалась половина имеющегося вещества, то это состояние будет соответствовать некоторой точке В на кривой зависимости давления насыщенного пара от температуры. Эту точку можно найти путём следующих рассуждений. Если всё сконденсировавшееся вещество удалить, то давление в системе останется равным давлению насыщенного пара в точке В. Если теперь нагревать оставшийся пар до начальной температуры $T_{А} = 300 К$, то его давление, очевидно, будет линейно возрастать до величины вдвое меньшей, чем было начальное давление $p_{н}$, поскольку количество вещества в системе уменьшилось вдвое. Отсюда следует графический способ нахождения температуры, соответствующей точке В. Поставим на $pT$-диаграмме вспомогательную точку С, соответствующую начальной температуре $T_{А} = 300 К$ и давлению $p_{н}/2$. Проведём через точку С и начало координат прямую. Эта прямая пересечёт график зависимости давления насыщенного пара от температуры в искомой точке В, соответствующей в нашем случае температуре $T \approx 200 К$.
