Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 520
2014-06-01 
В стакан налиты две несмешивающиеся жидкости: четыреххлористый углерод $(CCl_{4})$ вода. При нормальном атмосферном давлении четырех хлористый углерод кипит при 76,7 °С, а вода - при 100 °С. При равномерном нагревании стакана в водяной бане кипение на границе раздела жидкостей начинается при температуре 65,5 °С. Определить, какая из жидкостей быстрее выкипает при таком «пограничном» кипении и во сколько раз. Давление насыщающих паров соды, при 65,5 °С составляет 192 мм рт. ст.
Решение:
Для кипении однородной жидкости необходимо, чтобы давление насыщенного пара в пузырьках, образующихся по всему объему жидкости, было равно внешнему атмосферному давлению.
При «пограничном» кипении в пузырьках, находящихся на границе воды и четыреххлористого углерода $CCl_{4}$, содержится как водяной пар, так и газообразный четыреххлористый углерод, причем сумма их парциальных давлении равна атмосферному давлению:
$p_{атм} = p_{1} + p_{2}$,
где $p_{1} = 192 мм рт. ст.$ - парциальное давление насыщенного водяного пара, $p_{2}$ — парциальное давление газообразного насыщенного четыреххлористого углерода. Поскольку $p_{атм} = 762 мм рт. ст.$, то $p_{2} = p_{атм} – p_{1} = 568 мм рт. ст.$.
Во время кипения пузырьки поднимаются вверх, доходят до поверхности жидкости и лопаются. Следовательно, отношение масс $m_{1}$ и $m_{2}$, образовавшихся за некоторое время паров равно отношению плотности $\rho_{1}$, водяного пара к плотности $\rho_{2}$, газообразного четырех хлористого углерода в пузырьке.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона плотность насыщенного пара выражается так:
$\rho_{н} = \frac{p_{н}M}{RT}$,
где $p_{н}$—давление насыщенного пара, $M$ — молярная масса пара, $T$ — температура и $R$—газовая постоянная. Поэтому
$\frac{m_{1}}{m_{2}} = \frac{\rho_{1}}{\rho_{2}} = \frac{p_{1}M_{1}}{p_{2}M_{2}} \approx \frac{1}{25}$.
Отсюда следует, что четыреххлористый углерод при “пограничном кипении испаряется в 25 раз быстрее воды.
В стакан налиты две несмешивающиеся жидкости: четыреххлористый углерод $(CCl_{4})$ вода. При нормальном атмосферном давлении четырех хлористый углерод кипит при 76,7 °С, а вода - при 100 °С. При равномерном нагревании стакана в водяной бане кипение на границе раздела жидкостей начинается при температуре 65,5 °С. Определить, какая из жидкостей быстрее выкипает при таком «пограничном» кипении и во сколько раз. Давление насыщающих паров соды, при 65,5 °С составляет 192 мм рт. ст.
Решение:
Для кипении однородной жидкости необходимо, чтобы давление насыщенного пара в пузырьках, образующихся по всему объему жидкости, было равно внешнему атмосферному давлению.
При «пограничном» кипении в пузырьках, находящихся на границе воды и четыреххлористого углерода $CCl_{4}$, содержится как водяной пар, так и газообразный четыреххлористый углерод, причем сумма их парциальных давлении равна атмосферному давлению:
$p_{атм} = p_{1} + p_{2}$,
где $p_{1} = 192 мм рт. ст.$ - парциальное давление насыщенного водяного пара, $p_{2}$ — парциальное давление газообразного насыщенного четыреххлористого углерода. Поскольку $p_{атм} = 762 мм рт. ст.$, то $p_{2} = p_{атм} – p_{1} = 568 мм рт. ст.$.
Во время кипения пузырьки поднимаются вверх, доходят до поверхности жидкости и лопаются. Следовательно, отношение масс $m_{1}$ и $m_{2}$, образовавшихся за некоторое время паров равно отношению плотности $\rho_{1}$, водяного пара к плотности $\rho_{2}$, газообразного четырех хлористого углерода в пузырьке.
Из уравнения Менделеева-Клапейрона плотность насыщенного пара выражается так:
$\rho_{н} = \frac{p_{н}M}{RT}$,
где $p_{н}$—давление насыщенного пара, $M$ — молярная масса пара, $T$ — температура и $R$—газовая постоянная. Поэтому
$\frac{m_{1}}{m_{2}} = \frac{\rho_{1}}{\rho_{2}} = \frac{p_{1}M_{1}}{p_{2}M_{2}} \approx \frac{1}{25}$.
Отсюда следует, что четыреххлористый углерод при “пограничном кипении испаряется в 25 раз быстрее воды.
