Вопрос школьника
Ненасыщенный пар массой m = 5,76⋅10 − 4 кг подвергают изотермическому сжатию. Когда занимаемый объём уменьшился до V = 1,2⋅10 − 2 м3, началась конденсация. При какой температуре это произошло?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Клапейрона-Менделеева:
pV = nRT,
где p — давление, V — объем, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная, T — температура.
Масса пара m можно выразить через количество вещества n:
m = nM,
где M — молярная масса вещества.
Таким образом, уравнение состояния газа можно переписать в виде:
pV = (m/M)RT.
Из условия задачи известны масса пара m и объем V. Необходимо найти температуру T.
Кроме того, при начале конденсации пара происходит переход в жидкое состояние. Это означает, что давление пара достигло давления насыщенного пара при данной температуре. Для нахождения этого давления можно использовать таблицы насыщенных паров.
Таким образом, решение задачи состоит из двух этапов:
1. Находим давление пара при заданных массе и объеме:
p = (m/M)RT/V.
2. Находим температуру, при которой давление пара равно давлению насыщенного пара при данной температуре. Для этого можно использовать таблицы насыщенных паров. Например, для воды можно использовать таблицу:
https://www.engineeringtoolbox.com/water-vapor-saturation-pressure-d_599.html
По таблице видно, что при давлении 101325 Па (атмосферном давлении) насыщенный пар воды имеет температуру 100 °C. Если давление пара, найденное на первом этапе, меньше 101325 Па, то конденсация еще не началась и нужно продолжать уменьшать объем до тех пор, пока давление не достигнет 101325 Па.
Таким образом, ответ на вопрос зависит от вида вещества, из которого состоит пар, и требует использования таблиц насыщенных паров.
