Номер 3, страница 239, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

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

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

Нет, насыщенные пары не подчиняются законам идеального газа (закону Бойля-Мариотта, закону Гей-Люссака, закону Шарля и, как следствие, уравнению состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона $pV = \nu RT$).

Объяснение заключается в фундаментальных отличиях модели идеального газа от реального поведения насыщенного пара:

1. Нарушение закона Бойля-Мариотта ($p \propto 1/V$ при $T=const$). Согласно этому закону, при изотермическом сжатии идеального газа его давление увеличивается. В случае насыщенного пара при изотермическом сжатии давление остается постоянным, а часть пара конденсируется в жидкость. Таким образом, изменяется не давление, а масса пара в газовой фазе.

2. Нарушение закона Гей-Люссака ($p \propto T$ при $V=const$). По этому закону, при изохорном нагревании идеального газа его давление растет прямо пропорционально абсолютной температуре. Если же нагревать насыщенный пар в замкнутом объеме (при наличии жидкости), то с ростом температуры будет происходить дополнительное испарение жидкости. В результате увеличивается не только температура, но и концентрация (а значит, и масса) молекул пара. Давление насыщенного пара растет с температурой гораздо быстрее, чем по линейному закону — его рост носит экспоненциальный характер.

3. Изменение количества вещества. Модель идеального газа предполагает, что масса (и количество вещества $\nu$) газа в системе постоянна. В системе «жидкость — насыщенный пар» количество вещества в газовой фазе может меняться за счет фазовых переходов (испарения и конденсации). Именно это и является основной причиной несоответствия законам идеального газа.

4. Межмолекулярное взаимодействие. В модели идеального газа пренебрегают силами межмолекулярного взаимодействия. В насыщенном паре, который находится на грани конденсации, молекулы расположены достаточно близко друг к другу, и силы притяжения между ними играют существенную роль, влияя на его свойства.

Ответ: Нет, насыщенные пары не подчиняются законам идеального газа, так как их давление не зависит от объема, а зависит только от температуры. Кроме того, при изменении условий (температуры или объема) масса пара в газовой фазе меняется из-за процессов конденсации и испарения, что противоречит основному допущению газовых законов о постоянстве массы газа.