Номер 8, страница 116 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 29. Испарение и конденсация. Вопросы для самопроверки - номер 8, страница 116.

Условие.

8. Как зависят плотность и давление насыщенного пара от температуры? Почему?

Решение.

Плотность и давление насыщенного пара напрямую зависят от температуры: с ростом температуры и плотность, и давление насыщенного пара увеличиваются. Эта зависимость является нелинейной.

Это явление объясняется на основе молекулярно-кинетической теории. Насыщенный пар — это пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. В состоянии равновесия скорость испарения (число молекул, покидающих жидкость в единицу времени) равна скорости конденсации (числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара).

Зависимость давления

При увеличении температуры средняя кинетическая энергия молекул жидкости возрастает. Это приводит к тому, что большее количество молекул на поверхности жидкости обладает достаточной энергией, чтобы преодолеть межмолекулярные силы и перейти в газовую фазу. Следовательно, интенсивность испарения возрастает.

Для восстановления динамического равновесия скорость конденсации также должна увеличиться. Скорость конденсации пропорциональна концентрации молекул пара. Таким образом, при более высокой температуре равновесие установится при большей концентрации $\text{n}$ молекул пара.

Давление пара можно описать уравнением $p = nkT$, где $\text{k}$ — постоянная Больцмана, а $\text{T}$ — абсолютная температура. Поскольку с ростом температуры $\text{T}$ увеличивается и равновесная концентрация $\text{n}$, давление $\text{p}$ насыщенного пара растет, причём быстрее, чем по линейному закону.

Зависимость плотности

Плотность пара $\rho$ связана с концентрацией молекул $\text{n}$ и массой одной молекулы $m_0$ соотношением $\rho = n \cdot m_0$.

Как было объяснено выше, с ростом температуры равновесная концентрация молекул насыщенного пара $\text{n}$ увеличивается. Следовательно, плотность насыщенного пара $\rho$, будучи прямо пропорциональной концентрации, также возрастает с увеличением температуры.

Ответ: С увеличением температуры давление и плотность насыщенного пара возрастают. Это связано с тем, что при нагревании возрастает интенсивность испарения жидкости. Для того чтобы система пришла в новое состояние динамического равновесия, необходимо увеличение концентрации молекул пара, что, в свою очередь, приводит к увеличению его плотности и давления.