Номер 5, страница 40, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика. Глава V. Молекулярная физика. Параграф 29. Насыщенный пар. Влажность - номер 5, страница 40.

Условие.

°5. Используя таблицу зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры, найдите температуру кипения воды:

а) при давлении, равном одной пятой нормального атмосферного давления;

б) при давлении, в 2 раза большем нормального атмосферного давления.

Решение 2.

Дано:

Нормальное атмосферное давление $p_{атм} \approx 101.3 \text{ кПа}$

Давление в пункте а): $p_a = \frac{1}{5} p_{атм}$

Давление в пункте б): $p_b = 2 \cdot p_{атм}$

Найти:

$T_a$ — температуру кипения воды при давлении $p_a$

$T_b$ — температуру кипения воды при давлении $p_b$

Решение:

Вода (как и любая другая жидкость) закипает при такой температуре, при которой давление её насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Следовательно, для нахождения температуры кипения нам нужно определить, при какой температуре давление насыщенного водяного пара равно заданному внешнему давлению. Для этого воспользуемся таблицей зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры.

Приведем фрагмент такой таблицы:

Температура, °C: 50 | Давление, кПа: 12.3

Температура, °C: 60 | Давление, кПа: 19.9

Температура, °C: 70 | Давление, кПа: 31.2

Температура, °C: 100 | Давление, кПа: 101.3

Температура, °C: 110 | Давление, кПа: 143.3

Температура, °C: 120 | Давление, кПа: 198.5

Температура, °C: 130 | Давление, кПа: 270.1

а) при давлении, равном одной пятой нормального атмосферного давления

Сначала вычислим значение внешнего давления:

$p_a = \frac{1}{5} \cdot p_{атм} = \frac{1}{5} \cdot 101.3 \text{ кПа} = 20.26 \text{ кПа}$

Теперь обратимся к таблице. Мы ищем температуру, при которой давление насыщенного пара равно 20.26 кПа. Из таблицы видно, что при 60 °C давление составляет 19.9 кПа, а при 70 °C — 31.2 кПа. Поскольку значение 20.26 кПа очень близко к 19.9 кПа, можно заключить, что температура кипения будет очень близка к 60 °C.

Ответ: приблизительно 60 °C.

б) при давлении, в 2 раза большем нормального атмосферного давления

Вычислим значение внешнего давления:

$p_b = 2 \cdot p_{атм} = 2 \cdot 101.3 \text{ кПа} = 202.6 \text{ кПа}$

Теперь найдем соответствующую температуру в таблице. Мы ищем температуру, при которой давление насыщенного пара равно 202.6 кПа. Согласно таблице, при 120 °C давление составляет 198.5 кПа, а при 130 °C — 270.1 кПа. Значение 202.6 кПа очень близко к 198.5 кПа. Следовательно, температура кипения воды при таком давлении будет немного выше 120 °C, то есть приблизительно 120 °C.

Ответ: приблизительно 120 °C.