Номер 1, страница 207 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 6. Взаимные превращения жидкостей и газов. Параграф 6.2. Равновесие между жидкостью и паром - номер 1, страница 207.

Условие.

? 1. Почему существует два состояния газа — насыщенный и ненасыщенный пар?

Решение.

1. Почему существует два состояния газа — насыщенный и ненасыщенный пар?

Существование двух состояний пара — насыщенного и ненасыщенного — обусловлено одновременным протеканием двух взаимно противоположных физических процессов: испарения и конденсации. Различие между этими состояниями заключается в том, достигнуто ли динамическое равновесие между жидкостью и ее паром.

Испарение — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости. Молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом движении. Те из них, что находятся у поверхности и обладают достаточной кинетической энергией, способны преодолеть силы притяжения со стороны других молекул и покинуть жидкость.

Конденсация — это обратный процесс, при котором молекулы пара, двигаясь над поверхностью жидкости, возвращаются в нее. Скорость конденсации зависит от концентрации (плотности) молекул пара: чем выше концентрация, тем чаще молекулы сталкиваются с поверхностью жидкости и возвращаются в нее.

Исходя из этого, можно выделить два основных сценария:

1. Ненасыщенный пар. Это состояние, при котором процесс испарения преобладает над процессом конденсации. Такое происходит, например, в открытом сосуде или в замкнутом сосуде, где жидкости испарилось еще недостаточно много. Концентрация молекул пара над жидкостью в этом случае не достигла максимально возможного значения при данной температуре. В такой пар можно добавить еще некоторое количество пара (например, за счет дальнейшего испарения), и он не будет конденсироваться.

2. Насыщенный пар. Если жидкость находится в замкнутом объеме, то по мере испарения концентрация пара над ней увеличивается. С ростом концентрации пара растет и скорость процесса конденсации. В определенный момент наступает состояние, когда скорость испарения становится равной скорости конденсации. Это означает, что за одно и то же время с поверхности жидкости улетает столько же молекул, сколько и возвращается в нее обратно. Такое состояние называется динамическим равновесием. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, и называется насыщенным. При данной температуре он имеет максимальные возможные плотность и давление.

Таким образом, наличие двух состояний пара является прямым следствием того, что процессы испарения и конденсации могут либо находиться в равновесии (насыщенный пар), либо один из них может преобладать над другим (ненасыщенный пар).

Ответ: Существование насыщенного и ненасыщенного пара объясняется соотношением скоростей двух противоположных процессов: испарения и конденсации. Ненасыщенный пар — это пар, не достигший состояния равновесия со своей жидкостью (скорость испарения выше скорости конденсации). Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью (скорости испарения и конденсации равны).