Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 2916
2017-04-19 
Вода и водяной пар находятся в цилиндре под поршнем при температуре $110^{ \circ} С$. Вода занимает при этом 0,1% объема цилиндра. При медленном изотермическом увеличении объема вода начинает испаряться. К моменту, когда она вся испарилась, пар совершил работу величиной $A = 177 Дж$, а объем, который он занимал, увеличился на $\Delta V = 1,25 л$.
1) Найти давление, при котором производился опыт.
2) Сколько воды и пара было в цилиндре в начальном состоянии?
Решение:
Процесс испарения воды происходит при постоянном давлении, так как пар при этом остается насыщенным. Таким образом, работа, совершенная паром к моменту испарения всей воды,
$A = P_{п} \Delta V$.
Отсюда давление пара во время опыта
$P_{п} = \frac{A}{ \Delta V} = 1,5 атм$.
В этом процессе вся вода испарилась и, следовательно, заняла объем $\Delta V$. Для определения количества испарившейся воды $m_{в}$ воспользуемся уравнением Клапейрона—Менделеева
$P_{п} \Delta V = \frac{m_{в}}{ \mu} RT = A$.
Масса испарившейся воды равна
$m_{в} = \frac{A \mu}{RT} = 1 г$.
Следовательно, начальный объем цилиндра $V = 1 л$. Используя уравнение газового состояния для пара $P_{п}(V - V_{в}) = \frac{m_{п}}{ \mu} RT$, и полагая, что $V_{в} \ll V$ для массы пара получим $m_{п} = \frac{P_{п} \mu V}{RT} = \frac{P_{п} \mu V \Delta V}{RT \Delta V} = \frac{A V \mu}{RT \Delta V} = 0,8 г$.
Вода и водяной пар находятся в цилиндре под поршнем при температуре $110^{ \circ} С$. Вода занимает при этом 0,1% объема цилиндра. При медленном изотермическом увеличении объема вода начинает испаряться. К моменту, когда она вся испарилась, пар совершил работу величиной $A = 177 Дж$, а объем, который он занимал, увеличился на $\Delta V = 1,25 л$.
1) Найти давление, при котором производился опыт.
2) Сколько воды и пара было в цилиндре в начальном состоянии?
Решение:
Процесс испарения воды происходит при постоянном давлении, так как пар при этом остается насыщенным. Таким образом, работа, совершенная паром к моменту испарения всей воды,
$A = P_{п} \Delta V$.
Отсюда давление пара во время опыта
$P_{п} = \frac{A}{ \Delta V} = 1,5 атм$.
В этом процессе вся вода испарилась и, следовательно, заняла объем $\Delta V$. Для определения количества испарившейся воды $m_{в}$ воспользуемся уравнением Клапейрона—Менделеева
$P_{п} \Delta V = \frac{m_{в}}{ \mu} RT = A$.
Масса испарившейся воды равна
$m_{в} = \frac{A \mu}{RT} = 1 г$.
Следовательно, начальный объем цилиндра $V = 1 л$. Используя уравнение газового состояния для пара $P_{п}(V - V_{в}) = \frac{m_{п}}{ \mu} RT$, и полагая, что $V_{в} \ll V$ для массы пара получим $m_{п} = \frac{P_{п} \mu V}{RT} = \frac{P_{п} \mu V \Delta V}{RT \Delta V} = \frac{A V \mu}{RT \Delta V} = 0,8 г$.
