Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4388
2017-10-18 
Насыщенный водяной пар находится в цилиндре под поршнем при температуре $t = 100^{ \circ} С$ в объеме $V = 15 л$. Пар изотермически сжимают, совершая над ним работу $A = 200 Дж$. Сколько тепла при этом должно быть отведено, если удельная теплота парообразования воды при данной температуре $r = 2,26 кДж/г$?
Решение:
Поскольку сжатие насыщенного пара проводят изотермически, следует считать, что вещество в цилиндре находится все время практически в равновесном состоянии. Поэтому, пока не сконденсируется весь пар, давление в цилиндре - давление насыщенных паров воды при постоянной температуре - должно оставаться постоянным. Вспоминая, что давление насыщенных паров воды при $t = 100^{ \circ} С$ равно $p_{н} = 1,01 \cdot 10^{5} Па$, вычислим, при каком изменении объема пара $\Delta V$ работа, совершаемая над паром при указанных условиях, будет равна заданной
$\Delta V = \frac{A}{p_{н}} = 2 л$,
т.к. $1 л = 10^{-3} м^{3}$. Полученная величина меньше начального объема пара. Поэтому, полагая, как обычно, что к парам вплоть до точки насыщения применимо уравнение Клапейрона-Менделеева, можно определить массу сконденсировавшейся воды
$\Delta m = \frac{p_{н} \Delta V}{RT}$,
где $\mu = 18 г/моль$ - молярная масса воды, $R = 8,31 Дж/моль \cdot К$ — универсальная газовая постоянная, а $T = t + 273$ - температура пара по шкале Кельвина. Отсюда на основании уравнения теплового баланса найдем искомое количество теплоты, которое должно быть отведено от пара при заданных условиях,
$Q = r \Delta m = \frac{A \mu r}{RT} \approx 2,6 кДж$.
Насыщенный водяной пар находится в цилиндре под поршнем при температуре $t = 100^{ \circ} С$ в объеме $V = 15 л$. Пар изотермически сжимают, совершая над ним работу $A = 200 Дж$. Сколько тепла при этом должно быть отведено, если удельная теплота парообразования воды при данной температуре $r = 2,26 кДж/г$?
Решение:
Поскольку сжатие насыщенного пара проводят изотермически, следует считать, что вещество в цилиндре находится все время практически в равновесном состоянии. Поэтому, пока не сконденсируется весь пар, давление в цилиндре - давление насыщенных паров воды при постоянной температуре - должно оставаться постоянным. Вспоминая, что давление насыщенных паров воды при $t = 100^{ \circ} С$ равно $p_{н} = 1,01 \cdot 10^{5} Па$, вычислим, при каком изменении объема пара $\Delta V$ работа, совершаемая над паром при указанных условиях, будет равна заданной
$\Delta V = \frac{A}{p_{н}} = 2 л$,
т.к. $1 л = 10^{-3} м^{3}$. Полученная величина меньше начального объема пара. Поэтому, полагая, как обычно, что к парам вплоть до точки насыщения применимо уравнение Клапейрона-Менделеева, можно определить массу сконденсировавшейся воды
$\Delta m = \frac{p_{н} \Delta V}{RT}$,
где $\mu = 18 г/моль$ - молярная масса воды, $R = 8,31 Дж/моль \cdot К$ — универсальная газовая постоянная, а $T = t + 273$ - температура пара по шкале Кельвина. Отсюда на основании уравнения теплового баланса найдем искомое количество теплоты, которое должно быть отведено от пара при заданных условиях,
$Q = r \Delta m = \frac{A \mu r}{RT} \approx 2,6 кДж$.
