2014-05-31
В два одинаковых закрытых литровых сосуда помещают по куску льда, каждый массой $m = 490 г$. Сосуды соединяют в верхней части трубкой. В первом сосуде поддерживают температуру $T_{1} = 290 К$, в другом - $T_{2} = 310 К$. Оцените разницу масс $\Delta M$ сосудов с их содержимым спустя большой промежуток времени после их соединения. Что при этом будет находиться в сосудах?
Решение:
Оба куска льда, во-первых, растают, и, во-вторых, после таяния льда в сосудах будет вода и пар над ней. Поскольку давление насыщенного пара при большей температуре больше, пар будет переходить из сосуда с большей температурой в сосуд с меньшей температурой и там конденсироваться. В итоге спустя большой промежуток времени {достаточный для установления равновесия) в сосуде с большей температурой воды не останется, там будет только водяной пар (ненасыщенный) с температурой $T_{2}$ и давлением, равным давлению насыщенного пара при температуре $T_{1}$. В другом
сосуде будет вода и пар (насыщенный) с температурой $T_{1}$. Очевидно, что массой паров воды можно пренебречь по сравнению с массой воды в жидком состоянии (они занимают примерно тот же объем, а плотность примерно в 1000 раз меньше). Поэтому $\Delta M \approx 2m = 980 г$.