Номер 2, страница 104 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

2. Каковы свойства насыщенных паров?

1. Процесс перехода вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное называется парообразованием. Обратный процесс называется конденсацией. Пар, находящийся в пространстве, может быть насыщенным или ненасыщенным.

Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом термодинамическом равновесии со своей жидкостью (или твердым телом). В закрытом сосуде, где находится жидкость и ее пар, при постоянной температуре устанавливается состояние, когда скорость испарения (количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени) становится равной скорости конденсации (количество молекул, возвращающихся в жидкость из пара в единицу времени). Пар, достигший такого состояния, и называется насыщенным. В этом состоянии пар имеет максимальную возможную плотность и создает максимальное возможное давление при данной температуре. Если в сосуд с насыщенным паром ввести еще некоторое количество пара, оно сконденсируется, а давление останется прежним.

Ненасыщенный пар — это пар, давление которого меньше давления насыщенного пара при той же температуре. В состоянии ненасыщенного пара скорость испарения превышает скорость конденсации, поэтому, если в системе еще есть жидкость, она будет продолжать испаряться до тех пор, пока пар не станет насыщенным или пока вся жидкость не испарится. Если же вся жидкость испарилась, дальнейшее увеличение объема или нагревание приведет к тому, что пар останется ненасыщенным. Свойства ненасыщенного пара, особенно при низких давлениях и высоких температурах, близки к свойствам идеального газа, и к нему с определенной точностью можно применять уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона): $p V = \frac{m}{M} R T$.

Ответ: Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, имеющий при данной температуре максимальные плотность и давление. Ненасыщенный пар — это пар, давление которого ниже давления насыщенного пара при той же температуре.

2. Насыщенный пар обладает рядом специфических свойств, отличающих его от идеального газа:

1. Давление насыщенного пара не зависит от его объема. При изотермическом (при постоянной температуре) сжатии насыщенного пара его давление не увеличивается, как у газа, а часть пара конденсируется, превращаясь в жидкость. Давление остается постоянным и равным давлению насыщенного пара при данной температуре, пока весь пар не сконденсируется. Аналогично, при изотермическом расширении объема, занятого насыщенным паром и жидкостью, часть жидкости будет испаряться, и давление пара будет оставаться постоянным до тех пор, пока вся жидкость не испарится. После этого пар станет ненасыщенным, и его давление начнет уменьшаться согласно закону Бойля-Мариотта.

2. Плотность насыщенного пара не зависит от его объема. Так как при изменении объема при постоянной температуре масса пара меняется (за счет конденсации или испарения) таким образом, чтобы давление оставалось постоянным, то и его плотность $\rho = m/V$ остается постоянной. Плотность насыщенного пара, как и его давление, зависит только от температуры.

3. Давление и плотность насыщенного пара сильно зависят от температуры. С ростом температуры давление и плотность насыщенного пара увеличиваются. Это связано с двумя факторами: во-первых, с ростом температуры увеличивается кинетическая энергия молекул, и они чаще покидают жидкость; во-вторых, тепловое движение самих молекул пара становится интенсивнее. Эта зависимость нелинейная и возрастает гораздо быстрее, чем для идеального газа при постоянном объеме (закон Шарля). Например, для воды при $0^\circ \text{C}$ давление насыщенного пара равно 611 Па, при $20^\circ \text{C}$ — 2,34 кПа, а при $100^\circ \text{C}$ оно достигает атмосферного давления — 101,3 кПа.

4. К насыщенному пару неприменимо уравнение состояния идеального газа. Поскольку давление и плотность насыщенного пара при постоянной температуре не зависят от объема, а определяются только температурой, его поведение кардинально отличается от поведения идеального газа, описываемого уравнением Менделеева-Клапейрона.

Ответ: Основные свойства насыщенного пара: его давление и плотность при постоянной температуре не зависят от занимаемого им объема, но сильно возрастают с увеличением температуры.