Вариант 1, страница 32 - гдз по физике 10 класс дидактические материалы Марон, Марон

ТС-20. Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха. Кипение жидкости. Тесты для самоконтроля - страница 32.

Условие.

ТС-20. Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха. Кипение жидкости

Вариант 1

1. Как изменяется температура воздуха при конденсации водяного пара, находящегося в воздухе?

А. Понижается.
Б. Повышается.
В. Не изменяется.

2. В цилиндрическом сосуде под поршнем находится насыщенный пар при температуре $\text{T}$. Как изменится давление насыщенного пара при увеличении его объема?

А. Увеличится.
Б. Уменьшится.
В. Не изменится.

3. Давление водяного пара в воздухе при температуре $20 \text{ °С}$ равно $1,17 \text{ кПа}$. Какова относительная влажность воздуха, если давление насыщенного пара при этой температуре равно $2,33 \text{ кПа}$?

А. $50\%$. Б. $60\%$. В. $70\%$.

4. Относительная влажность воздуха вечером при $16 \text{ °С}$ равна $55\%$. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до $8 \text{ °С}$? Давление насыщенных паров при $16 \text{ °С}$ равно $1,82 \text{ кПа}$, а при $8 \text{ °С}$ оно составляло $1,072 \text{ кПа}$.

А. Выпадет.
Б. Не выпадет.
В. Определенного ответа дать нельзя.

5. Как изменится температура кипения жидкости при повышении внешнего давления?

А. Повысится. Б. Понизится. В. Не изменится.

Решение.

1. Конденсация — это фазовый переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Этот процесс всегда сопровождается выделением энергии в виде теплоты (скрытая теплота парообразования). Окружающий воздух поглощает эту выделяющуюся теплоту, в результате чего его температура повышается.

Ответ: Б. Повышается.

2. Давление насыщенного пара зависит только от его температуры и химического состава, но не от объема. Пока в сосуде есть жидкость, при увеличении объема часть жидкости будет испаряться, поддерживая концентрацию молекул пара и, следовательно, давление постоянным при неизменной температуре Т.

Ответ: В. Не изменится.

3. Дано:

$t = 20 \,^{\circ}\text{C}$
$p = 1,17 \text{ кПа}$
$p_{н} = 2,33 \text{ кПа}$

Перевод в СИ:
$p = 1170 \text{ Па}$
$p_{н} = 2330 \text{ Па}$

Найти:

$\phi$

Решение:

Относительная влажность воздуха $\phi$ — это отношение парциального давления $\text{p}$ водяного пара, содержащегося в воздухе в данный момент, к давлению насыщенного пара $p_{н}$ при той же температуре, выраженное в процентах.
Формула для расчета относительной влажности:
$\phi = \frac{p}{p_{н}} \times 100\%$
Подставим заданные значения в формулу:
$\phi = \frac{1,17 \text{ кПа}}{2,33 \text{ кПа}} \times 100\% \approx 0,5021 \times 100\% \approx 50,21\%$
Среди предложенных вариантов наиболее близким является 50%.

Ответ: А. 50%.

4. Дано:

$t_1 = 16 \,^{\circ}\text{C}$
$\phi_1 = 55\%$
$t_2 = 8 \,^{\circ}\text{C}$
$p_{н1}(16 \,^{\circ}\text{C}) = 1,82 \text{ кПа}$
$p_{н2}(8 \,^{\circ}\text{C}) = 1,072 \text{ кПа}$

Перевод в СИ:
$\phi_1 = 0,55$
$p_{н1} = 1820 \text{ Па}$
$p_{н2} = 1072 \text{ Па}$

Найти:

Выпадет ли роса?

Решение:

Роса выпадает, если при охлаждении воздуха его относительная влажность достигает 100%, то есть парциальное давление водяного пара становится равным давлению насыщенного пара при новой, более низкой температуре.
1. Сначала найдем парциальное давление водяного пара $p_1$ в воздухе вечером при температуре $t_1 = 16 \,^{\circ}\text{C}$.
$p_1 = \phi_1 \times p_{н1}$
$p_1 = 0,55 \times 1,82 \text{ кПа} = 1,001 \text{ кПа}$
2. При охлаждении воздуха до ночной температуры $t_2 = 8 \,^{\circ}\text{C}$ количество водяного пара в единице объема воздуха (абсолютная влажность) не меняется до начала конденсации. Следовательно, парциальное давление пара остается равным $p_1 = 1,001 \text{ кПа}$.
3. Теперь сравним это парциальное давление с давлением насыщенного пара при ночной температуре $p_{н2} = 1,072 \text{ кПа}$.
Так как парциальное давление пара $p_1 = 1,001 \text{ кПа}$ меньше, чем давление насыщенного пара при температуре $8 \,^{\circ}\text{C}$ ($p_{н2} = 1,072 \text{ кПа}$), пар не достигнет насыщения, и конденсация (выпадение росы) не произойдет.

Ответ: Б. Не выпадет.

5. Кипение жидкости происходит при температуре, при которой давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Давление насыщенного пара любой жидкости экспоненциально растет с увеличением температуры. Поэтому, если внешнее давление повышается, для достижения кипения требуется нагреть жидкость до более высокой температуры, чтобы давление ее насыщенного пара сравнялось с новым, более высоким внешним давлением.

Ответ: А. Повысится.