Номер 4, страница 297 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Параграф 61. Фазовый переход пар—жидкость. 11. Жидкость и пар. Молекулярная физика - номер 4, страница 297.

Условие.

4. При каком условии пар считают насыщенным? Почему при сжатии насыщенного пара его давление остаётся постоянным?

Решение.

При каком условии пар считают насыщенным?
Пар считают насыщенным, когда он находится в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью (или твёрдым телом). Это означает, что скорость процесса испарения (число молекул, покидающих жидкость) равна скорости процесса конденсации (числу молекул, возвращающихся в жидкость). В этом состоянии давление и плотность пара при данной температуре являются максимальными.

Почему при сжатии насыщенного пара его давление остается постоянным?
При изотермическом сжатии насыщенного пара (т.е. при постоянной температуре) его объем уменьшается. Это приводит к увеличению концентрации молекул пара, что, в свою очередь, увеличивает скорость конденсации. Равновесие нарушается, и конденсация начинает преобладать над испарением. Часть пара переходит в жидкое состояние до тех пор, пока концентрация молекул в газовой фазе не вернется к своему первоначальному значению, соответствующему насыщению при данной температуре.
Давление идеального газа описывается формулой $P = nkT$, где $n$ – концентрация молекул, $k$ – постоянная Больцмана, $T$ – абсолютная температура. Поскольку при сжатии насыщенного пара температура $T$ поддерживается постоянной, а концентрация $n$ также остается постоянной из-за конденсации «избыточных» молекул, давление насыщенного пара $P$ не изменяется. Таким образом, давление насыщенного пара зависит только от температуры, а не от занимаемого им объема.

Ответ: Пар считают насыщенным, когда он находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. При сжатии насыщенного пара его давление остается постоянным, так как уменьшение объема компенсируется конденсацией части пара, что поддерживает концентрацию молекул пара (а следовательно, и давление) на постоянном уровне, определяемом только температурой.