Номер 1, страница 343 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 9. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 62. Реальные газы. Вопросы - номер 1, страница 343.

Условие.

1. Опишите, как выглядят изотермы водяного пара при температуре, близкой к комнатной.

Решение.

1. Изотерма водяного пара при температуре, близкой к комнатной (например, $T \approx 20^\circ\text{C}$), представляет собой график зависимости давления $p$ от объёма $V$ при постоянной температуре. Так как комнатная температура значительно ниже критической температуры воды ($T_{кр} \approx 374^\circ\text{C}$), на этой изотерме будет наблюдаться процесс фазового перехода — конденсации пара в жидкость. При рассмотрении процесса изотермического сжатия пара можно выделить три характерных участка на графике:

Сначала, при больших объёмах, пар является ненасыщенным. При уменьшении объёма его давление растёт по закону, близкому к закону Бойля — Мариотта. На графике $p-V$ этот участок выглядит как ветвь гиперболы.

При достижении определённого давления, называемого давлением насыщенного пара $p_н$, начинается процесс конденсации. С этого момента, при дальнейшем уменьшении объёма, давление перестаёт расти и остаётся постоянным ($p=p_н$), пока весь пар не превратится в жидкость. Этот участок на графике представляет собой горизонтальную прямую (плато). В системе в это время сосуществуют обе фазы — жидкость и пар.

После того как весь пар сконденсировался, система полностью переходит в жидкое состояние. Поскольку жидкости обладают очень малой сжимаемостью, даже незначительное уменьшение объёма приводит к резкому скачку давления. На графике этот участок изображается очень крутой, почти вертикальной линией.

Ответ: Изотерма водяного пара при температуре, близкой к комнатной, на диаграмме давление-объём ($p-V$) состоит из трёх частей: гиперболического участка (соответствует ненасыщенному пару), горизонтального участка-плато (соответствует процессу конденсации, где сосуществуют жидкость и насыщенный пар при постоянном давлении) и очень крутого, почти вертикального участка (соответствует жидкой фазе).