Вопрос школьника
Водяной пар при температуре t1 = 40 0С и давлении р1 = 1117 Па охладили при постоянном объёме до t2 = 7 0C. Определить давление охлаждённого пара. Каким будет этот пар. Что произойдёт при дальнейшем изохорном охлаждении до t3 = 2 0С?
Ответ от учителя
При охлаждении водяного пара при постоянном объеме происходит изотермический процесс, то есть температура пара остается постоянной. По закону Бойля-Мариотта давление обратно пропорционально объему при постоянной температуре, то есть:
p1V1 = p2V2
где p1 и V1 — начальное давление и объем, p2 и V2 — конечное давление и объем.
Так как объем остается постоянным, то можно записать:
p1 = p2V2/V1
Подставляя значения, получаем:
p2 = p1V1/V2 = 1117 * 1 / 7.5 = 149 Па
Таким образом, давление охлажденного пара составляет 149 Па.
При таком давлении водяной пар находится в состоянии насыщения и является насыщенным паром при температуре 7 °C.
При дальнейшем изохорном охлаждении до температуры 2 °C происходит еще один изотермический процесс, и давление пара уменьшается до давления насыщения при этой температуре. Для определения этого давления можно воспользоваться таблицами насыщенных паров воды. Например, из таблицы можно узнать, что давление насыщенного пара при температуре 2 °C составляет около 0,6 кПа. Если пар будет дальше охлаждаться, то начнется конденсация, то есть переход водяного пара в жидкость.
