Ответьте на вопросы, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Насыщенный водяной пар находится при температуре 100 °C и занимает некоторый объем. Как изменится давление пара, если его объем уменьшится вдвое, сохраняя прежнюю температуру?

Дано:

Начальное состояние: насыщенный водяной пар

Температура: $T = 100 \text{ °C}$

Процесс изотермический: $T = \text{const}$

Начальный объем: $V_1$

Конечное состояние: объем уменьшен вдвое, $V_2 = \frac{V_1}{2}$

Перевод в СИ:

$T = 100 + 273.15 = 373.15 \text{ К}$

Найти:

Как изменится давление пара?

Решение:

Ключевым понятием в этой задаче является "насыщенный пар". Насыщенный пар — это пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью. Это означает, что скорость испарения жидкости равна скорости конденсации пара.

Основное свойство насыщенного пара заключается в том, что его давление при заданной температуре является максимально возможным и зависит только от температуры, но не от объема. Эта зависимость $p_{нас}(T)$ для каждого вещества своя.

В задаче указано, что процесс сжатия пара происходит при постоянной температуре (изотермически), $T = 100 \text{ °C} = \text{const}$.

Поскольку давление насыщенного пара зависит только от температуры, а температура в ходе процесса не меняется, давление пара также не изменится.

При уменьшении объема часть пара будет конденсироваться, превращаясь в воду. В результате в сосуде будет находиться меньшее количество пара, но он по-прежнему будет насыщенным и будет занимать меньший объем. Давление в системе будет поддерживаться постоянным и равным давлению насыщенного пара при $100 \text{ °C}$ (которое, к слову, равно нормальному атмосферному давлению, ≈ 101.3 кПа), до тех пор, пока в сосуде остается хоть немного пара.

Таким образом, уменьшение объема вдвое при постоянной температуре не приведет к изменению давления насыщенного пара.

Ответ: Давление пара не изменится.