Номер 5, страница 58 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

5. Что такое динамическое равновесие?

5. Что такое динамическое равновесие?

Динамическое равновесие — это состояние термодинамической системы, в котором два противоположных, обратимых процесса протекают с одинаковой скоростью. В результате видимые, макроскопические параметры системы, такие как температура, давление, объем и концентрация веществ, остаются неизменными во времени.

Ключевой особенностью динамического равновесия является то, что на микроскопическом уровне система не находится в покое. Частицы продолжают непрерывно двигаться и переходить из одного состояния в другое. Например, в закрытом сосуде, содержащем жидкость и ее пар, постоянно происходят два процесса. Во-первых, это испарение: молекулы с достаточной кинетической энергией покидают поверхность жидкости и переходят в газообразное состояние (пар). Во-вторых, это конденсация: молекулы пара, сталкиваясь с поверхностью жидкости, возвращаются в жидкое состояние. Когда скорость испарения становится равной скорости конденсации ($v_{исп} = v_{конд}$), система достигает состояния динамического равновесия. Количество молекул, покидающих жидкость, в среднем равно количеству молекул, возвращающихся в нее. Поэтому количество жидкости и пара в сосуде остается постоянным, хотя состав частиц в каждой фазе постоянно обновляется.

Ответ: Динамическое равновесие – это состояние системы, при котором скорости прямого и обратного процессов равны, в результате чего макроскопические параметры системы не изменяются, несмотря на непрерывное движение на микроуровне.

6. Какой пар называют насыщенным?

Насыщенным паром называют пар, который находится в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью (или твердым телом). Это означает, что процессы испарения и конденсации сбалансированы: сколько молекул покидает поверхность жидкости за единицу времени, столько же молекул в среднем возвращается в нее из пара.

Основные свойства насыщенного пара заключаются в следующем. Во-первых, при данной температуре он имеет максимально возможную плотность и создает максимальное давление. Если попытаться увеличить плотность пара (например, сжав его), избыток пара сконденсируется в жидкость. Во-вторых, давление и плотность насыщенного пара не зависят от его объема, а зависят только от температуры и рода вещества. С повышением температуры давление насыщенного пара резко возрастает, так как увеличивается кинетическая энергия молекул, и большее их число способно покинуть жидкость. Для поддержания равновесия концентрация молекул в паре (а следовательно, и давление) должна возрасти.

Ответ: Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

7. Какой пар называют ненасыщенным?

Ненасыщенным паром называют пар, который не находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Его давление и плотность меньше, чем у насыщенного пара при той же температуре.

В системе с ненасыщенным паром над поверхностью жидкости скорость процесса испарения превышает скорость процесса конденсации ($v_{исп} > v_{конд}$). Это означает, что количество молекул, покидающих жидкость, больше, чем количество молекул, возвращающихся в нее. Если система открыта, жидкость будет постепенно испаряться. Если система закрыта, испарение будет продолжаться до тех пор, пока пар не станет насыщенным (если для этого достаточно жидкости).

Ненасыщенный пар обладает следующими свойствами. Во-первых, его давление можно увеличивать (например, уменьшая объем или добавляя вещество) до тех пор, пока оно не достигнет давления насыщенного пара, после чего начнется конденсация. Во-вторых, при постоянной температуре давление ненасыщенного пара прямо пропорционально его концентрации (и плотности) и обратно пропорционально объему. Свойства ненасыщенного пара, особенно при низких давлениях, близки к свойствам идеального газа, и к нему применим закон Бойля-Мариотта.

Ответ: Ненасыщенный пар — это пар, давление которого меньше давления насыщенного пара при той же температуре.