Номер 3, страница 104 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

3. Подчиняются ли насыщенные пары законам идеального газа? Объясните.

3. Нет, насыщенные пары не подчиняются законам идеального газа (таким как закон Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля). Это связано с тем, что модель идеального газа основана на допущениях, которые для насыщенного пара неприменимы.

Основные причины, по которым насыщенный пар не является идеальным газом:

1. Нарушение закона Бойля-Мариотта ($pV = const$ при $T=const$). Этот закон утверждает, что для постоянной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объём есть величина постоянная. Для насыщенного пара это неверно. При изотермическом сжатии (уменьшении объёма $V$) его давление $p$ не увеличивается, а остаётся постоянным, так как избыток пара конденсируется. Таким образом, произведение $pV$ уменьшается. Это происходит потому, что масса пара в системе не остаётся постоянной.

2. Нарушение закона Гей-Люссака ($p/T = const$ при $V=const$). Этот закон гласит, что для постоянной массы газа при постоянном объёме давление прямо пропорционально абсолютной температуре. Давление насыщенного пара действительно растёт с температурой, но эта зависимость не является линейной. Рост давления насыщенного пара с температурой происходит гораздо быстрее, чем предсказывает линейный закон для идеального газа. Кроме того, при нагревании в замкнутом объёме часть жидкости испаряется, и масса пара увеличивается, что снова нарушает условие постоянства массы.

3. Значимость межмолекулярного взаимодействия. Модель идеального газа предполагает, что силами притяжения между молекулами можно пренебречь. В насыщенном паре, находящемся на грани конденсации, межмолекулярные силы притяжения очень существенны. Именно они и вызывают переход вещества из газообразного состояния в жидкое, поэтому пренебрегать ими нельзя.

Таким образом, поведение насыщенного пара коренным образом отличается от поведения идеального газа из-за постоянных фазовых переходов (конденсация/испарение) и сильного межмолекулярного взаимодействия.

Ответ: Насыщенные пары не подчиняются законам идеального газа, потому что: а) их давление при постоянной температуре не зависит от объёма из-за конденсации, что нарушает закон Бойля-Мариотта; б) их давление нелинейно зависит от температуры, что нарушает закон Гей-Люссака; в) масса пара в системе с жидкостью не постоянна при изменении внешних условий; г) в них нельзя пренебрегать силами межмолекулярного взаимодействия, что является ключевым допущением модели идеального газа.