Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4430
2017-10-21 
Влажную вату для просушки положили под колокол вакуумного насоса, производительность которого равна $V = 6 л/мин$. Вскоре после начала откачки давление под колоколом упало и оставалось равным $p = 6,5 мм рт.ст.$ в течение $\tau = 20 мин$, а затем вновь начало резко падать. Считая температуру под колоколом постоянной и равной $t = 5^{ \circ} С$, найти массу воды, находившейся в вате.
Решение:
Поскольку в начальный период откачки давление под колоколом вакуумного насоса быстро уменьшилось до величины $p$, а затем в течение довольно длительного времени $\tau = 20 мин$ оставалось неизменным при постоянной температуре, можно считать, что в начальный период из под колокола в основном откачивался воздух. Стабилизация же давления насту-пила тогда, когда из-за его снижения температура кипения воды - интенсивного перехода воды из конденсированной фазы в газообразную - стала равна $t = 5^{ \circ} C$. Вспоминая, что кипение в тонком слое жидкости начинается тогда, когда давление ее насыщенных паров становится равным давлению на открытую поверхность, можно утверждать, что при указанной температуре давление насыщенных паров воды равно $p$. Пренебрегая массой паров воды, откачанной в начальный период и оставшейся под колоколом к моменту нового резкого падения давления, можно считать, что вода, находившаяся в вате, после испарения при температуре $t$ и давлении $p$ должна была бы занимать объем, равный $V \tau$. При этом мы пренебрегаем парциальным давлением воздуха, находившегося под колоколом после окончания начального периода откачки. Считая, как обычно, что уравнение состояния паров вплоть до точки насыщения совпадает с уравнением состояния идеальных газов, с учетом сделанных предположений вычислим искомую массу воды: $m = pV \mu \tau /(RT) \approx 0,81 г$, т.к. универсальная газовая, постоянная $R \approx 8,31 Дж/(моль \cdot К)$, молярная масса воды $\mu = 18 г/моль$ и абсолютная температура под колоколом $T \approx 278 К$.
Влажную вату для просушки положили под колокол вакуумного насоса, производительность которого равна $V = 6 л/мин$. Вскоре после начала откачки давление под колоколом упало и оставалось равным $p = 6,5 мм рт.ст.$ в течение $\tau = 20 мин$, а затем вновь начало резко падать. Считая температуру под колоколом постоянной и равной $t = 5^{ \circ} С$, найти массу воды, находившейся в вате.
Решение:
Поскольку в начальный период откачки давление под колоколом вакуумного насоса быстро уменьшилось до величины $p$, а затем в течение довольно длительного времени $\tau = 20 мин$ оставалось неизменным при постоянной температуре, можно считать, что в начальный период из под колокола в основном откачивался воздух. Стабилизация же давления насту-пила тогда, когда из-за его снижения температура кипения воды - интенсивного перехода воды из конденсированной фазы в газообразную - стала равна $t = 5^{ \circ} C$. Вспоминая, что кипение в тонком слое жидкости начинается тогда, когда давление ее насыщенных паров становится равным давлению на открытую поверхность, можно утверждать, что при указанной температуре давление насыщенных паров воды равно $p$. Пренебрегая массой паров воды, откачанной в начальный период и оставшейся под колоколом к моменту нового резкого падения давления, можно считать, что вода, находившаяся в вате, после испарения при температуре $t$ и давлении $p$ должна была бы занимать объем, равный $V \tau$. При этом мы пренебрегаем парциальным давлением воздуха, находившегося под колоколом после окончания начального периода откачки. Считая, как обычно, что уравнение состояния паров вплоть до точки насыщения совпадает с уравнением состояния идеальных газов, с учетом сделанных предположений вычислим искомую массу воды: $m = pV \mu \tau /(RT) \approx 0,81 г$, т.к. универсальная газовая, постоянная $R \approx 8,31 Дж/(моль \cdot К)$, молярная масса воды $\mu = 18 г/моль$ и абсолютная температура под колоколом $T \approx 278 К$.
