Вариант 2, страница 33 - гдз по физике 10 класс дидактические материалы Марон, Марон

ТС-20. Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Влажность воздуха. Кипение жидкости. Тесты для самоконтроля - страница 33.

Условие.

Вариант 3

1. Как изменяется температура жидкости при испарении?

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 уменьшении его объема?

А. Увеличится.

Б. Уменьшится.

В. Не изменится.

3. Давление водяного пара в воздухе при температуре $15 \text{ °C}$ равно $1,23 \text{ кПа}$. Какова относительная влажность воздуха, если давление насыщенного пара при этой температуре равно $1,71 \text{ кПа}$?

А. $60 \, \%$.

Б. $72 \, \%$.

В. $80 \, \%$.

4. Температура воздуха в комнате $20 \text{ °C}$, относительная влажность воздуха $60 \, \%$. При какой температуре воздуха за окном начнут запотевать оконные стекла? Давление насыщенных паров при $20 \text{ °C}$ равно $2,33 \text{ кПа}$.

А. $8 \text{ °C}$.

Б. $10 \text{ °C}$.

В. $12 \text{ °C}$.

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

А. Повысится.

Б. Понизится.

В. Не изменится.

Решение.

1. Испарение — это процесс парообразования, происходящий с поверхности жидкости. Во время испарения жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, обладающие достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения. В результате средняя кинетическая энергия оставшихся в жидкости молекул уменьшается. Так как температура тела является мерой средней кинетической энергии его молекул, то температура жидкости при испарении понижается. Этот процесс требует затрат энергии (скрытая теплота парообразования), которая забирается от самой жидкости, что и приводит к ее охлаждению.

Ответ: А. Понижается.

2. Насыщенный пар — это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема. Если уменьшать объем сосуда, в котором находится насыщенный пар, часть пара будет конденсироваться, превращаясь обратно в жидкость. При этом концентрация молекул пара (а следовательно, и его давление) будет оставаться постоянной, пока в сосуде есть жидкость. Таким образом, при уменьшении объема насыщенного пара при постоянной температуре его давление не изменится.

Ответ: В. Не изменится.

3. Дано:

$ t = 15 \,^\circ\text{С} $
$ p = 1,23 \, \text{кПа} $
$ p_{н} = 1,71 \, \text{кПа} $

$ p = 1,23 \cdot 10^3 \, \text{Па} $
$ p_{н} = 1,71 \cdot 10^3 \, \text{Па} $

Найти:

$ \varphi $

Решение:

Относительная влажность воздуха $ \varphi $ определяется как отношение парциального давления $ p $ водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного пара $ p_{н} $ при той же температуре, выраженное в процентах.
Формула для расчета относительной влажности:
$ \varphi = \frac{p}{p_{н}} \cdot 100\% $
Подставим данные из условия задачи:
$ \varphi = \frac{1,23 \, \text{кПа}}{1,71 \, \text{кПа}} \cdot 100\% \approx 0,7193 \cdot 100\% \approx 72\% $

Ответ: Б. 72%.

4. Дано:

$ t_{комнаты} = 20 \,^\circ\text{С} $
$ \varphi = 60\% $
$ p_{н}(20 \,^\circ\text{С}) = 2,33 \, \text{кПа} $

$ p_{н}(20 \,^\circ\text{С}) = 2,33 \cdot 10^3 \, \text{Па} $

Найти:

$ t_{росы} $

Решение:

Оконные стекла начнут запотевать, когда их температура станет равной или ниже точки росы. Точка росы — это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться. Чтобы найти точку росы, сначала нужно определить парциальное давление водяного пара в комнате.
Из формулы относительной влажности $ \varphi = \frac{p}{p_{н}} \cdot 100\% $ найдем парциальное давление $ p $:
$ p = \frac{\varphi}{100\%} \cdot p_{н}(20 \,^\circ\text{С}) $
$ p = \frac{60\%}{100\%} \cdot 2,33 \, \text{кПа} = 0,6 \cdot 2,33 \, \text{кПа} = 1,398 \, \text{кПа} $
Теперь необходимо найти температуру, при которой это парциальное давление станет давлением насыщенного пара. Давление насыщенного водяного пара при 12 °С составляет примерно 1,40 кПа. Рассчитанное нами парциальное давление $ p = 1,398 \, \text{кПа} $ практически совпадает с этим значением. Следовательно, точка росы равна 12 °С. Запотевание начнется, когда температура воздуха за окном (и, соответственно, стекла) опустится до 12 °С.

Ответ: В. 12 °С.

5. Кипение — это процесс интенсивного парообразования, который происходит по всему объему жидкости. Жидкость начинает кипеть при температуре, когда давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Давление насыщенного пара жидкости сильно зависит от температуры: с ростом температуры оно увеличивается. Следовательно, если понизить внешнее давление, то для достижения равенства давлений (условия кипения) потребуется меньшее давление насыщенного пара, что соответствует более низкой температуре. Таким образом, при понижении внешнего давления температура кипения жидкости понизится.

Ответ: Б. Понизится.