Номер 19, страница 26, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Строение вещества. Параграф 2. Состояния вещества - номер 19, страница 26.

Условие.

19. Составьте задачу, ответ которой «Только газ».

Решение.

Задача:

В герметично закрытом сосуде находится некоторое количество воды. Сосуд нагревают до температуры $150 \text{ °C}$. Давление в сосуде после нагрева и установления равновесия оказалось равным $3 \text{ атм}$. Известно, что давление насыщенного пара воды при $150 \text{ °C}$ составляет $4,76 \text{ атм}$. В каком агрегатном состоянии (или состояниях) находится вода в сосуде?

Дано:

Вещество: вода ($H_2O$)

$T = 150 \text{ °C}$

$P = 3 \text{ атм}$

$P_{нас} = 4,76 \text{ атм}$

$T = 150 + 273,15 = 423,15 \text{ К}$

$P = 3 \times 101325 \text{ Па} = 303975 \text{ Па}$

$P_{нас} = 4,76 \times 101325 \text{ Па} \approx 482271 \text{ Па}$

Найти:

Агрегатное состояние воды в сосуде - ?

Решение:

Агрегатное состояние вещества в замкнутой системе, содержащей жидкость и её пар, определяется соотношением между давлением пара в сосуде ($\text{P}$) и давлением насыщенного пара ($P_{нас}$) при данной температуре ($\text{T}$).

Давление насыщенного пара — это давление, при котором пар находится в термодинамическом равновесии со своей жидкой фазой. Если в системе есть жидкость, пар над ней будет насыщенным (при условии достижения равновесия).

По условию, температура в сосуде $T = 150 \text{ °C}$. При этой температуре давление насыщенного пара воды $P_{нас} = 4,76 \text{ атм}$.

Фактическое давление в сосуде $P = 3 \text{ атм}$.

Сравним эти два значения: $P < P_{нас}$, так как $3 \text{ атм} < 4,76 \text{ атм}$.

Если бы в сосуде присутствовала жидкая вода, она бы испарялась, и давление пара возрастало бы до тех пор, пока не достигло бы значения давления насыщенного пара. Поскольку установившееся давление ниже давления насыщения, это означает, что вся жидкость испарилась до того, как давление достигло $P_{нас}$.

Следовательно, в сосуде находится только ненасыщенный водяной пар, то есть вещество находится только в газообразном состоянии.

Ответ: Только газ.