Номер 2, страница 88 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Агрегатные состояния вещества. Параграф 25. Влажность воздуха. Вопросы - номер 2, страница 88.

Условие.

2. Как изменяется плотность насыщенного пара с повышением температуры: увеличивается или уменьшается?

Решение.

2. Как изменяется плотность насыщенного пара с повышением температуры: увеличивается или уменьшается?

Решение

Плотность насыщенного пара с повышением температуры увеличивается. Объясняется это следующим образом.

Насыщенный пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Это означает, что число молекул, покидающих жидкость (испарение), равно числу молекул, возвращающихся в нее из пара (конденсация). С повышением температуры средняя кинетическая энергия молекул жидкости возрастает, и процесс испарения интенсифицируется — большее число молекул переходит из жидкой фазы в газообразную. Для достижения нового состояния равновесия при более высокой температуре концентрация молекул в паре, а следовательно, и его плотность, должна возрасти.

Математически это можно показать, используя уравнение Менделеева-Клапейрона для идеального газа, которое с хорошей точностью применимо к насыщенному пару вдали от критической точки:

$p \cdot V = \frac{m}{M} \cdot R \cdot T$

где $\text{p}$ — давление, $\text{V}$ — объем, $\text{m}$ — масса газа, $\text{M}$ — молярная масса, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, $\text{T}$ — абсолютная температура.

Плотность газа $\rho$ определяется как $\rho = \frac{m}{V}$. Выразим ее из уравнения:

$\frac{m}{V} = \frac{p \cdot M}{R \cdot T}$

$\rho = \frac{p \cdot M}{R \cdot T}$

Для насыщенного пара давление $\text{p}$ является давлением насыщенного пара $p_{н.п.}$. Экспериментально установлено, что давление насыщенного пара нелинейно (почти экспоненциально) возрастает с повышением температуры. Этот рост значительно опережает линейный рост температуры $\text{T}$ в знаменателе формулы. В результате, с увеличением температуры плотность насыщенного пара $\rho$ также увеличивается.

Ответ: С повышением температуры плотность насыщенного пара увеличивается.