Фазовые переходы и закон Гей-Люссака
2. В герметически закрытом сосуде объемом 10 л находится вода и насыщенный пар. Какое было увеличение абсолютной
2. В герметически закрытом сосуде объемом 10 л находится вода и насыщенный пар. Какое было увеличение абсолютной температуры, когда температура содержимого сосуда повысилась с 0 ºC до 100 ºC? Во сколько раз возросло бы давление насыщенного пара, если бы он оставался насыщенным? Во сколько раз увеличилась бы масса насыщенного пара, если бы он оставался насыщенным? Что будет масса насыщенного пара в конечном состоянии, если бы он оставался насыщенным? При какой минимальной массе воды в начальном состоянии пар будет оставаться насыщенным?
11.12.2023 05:42
Написать свой ответ:
Объяснение:
Чтобы решить данную задачу, нам понадобится знание о законе Гей-Люссака и фазовых переходах вещества. Закон Гей-Люссака утверждает, что при постоянном объеме и количестве вещества, давление и абсолютная температура прямо пропорциональны.
1. Для определения увеличения абсолютной температуры можно использовать формулу:
ΔT = T2 - T1
ΔT - увеличение абсолютной температуры
T2 - конечная температура
T1 - начальная температура
Подставим значения:
ΔT = 100 ºC - 0 ºC = 100 ºC
Таким образом, увеличение абсолютной температуры составит 100 ºC.
2. Давление насыщенного пара при постоянном объеме и количестве вещества будет прямо пропорционально абсолютной температуре. Значит, оно будет увеличиваться в одинаковое число раз:
ΔP/P1 = ΔT/T1
ΔP - увеличение давления насыщенного пара
P1 - начальное давление насыщенного пара
ΔT - увеличение абсолютной температуры
T1 - начальная температура
Подставим значения:
ΔP/P1 = ΔT/T1 = 100 ºC/0 ºC = бесконечность
Таким образом, давление насыщенного пара будет увеличиваться до бесконечности, если оно оставалось насыщенным.
3. Масса насыщенного пара при постоянном объеме и количестве вещества также будет прямо пропорциональна абсолютной температуре. Значит, она будет увеличиваться в одинаковое число раз:
Δm/m1 = ΔT/T1
Δm - увеличение массы насыщенного пара
m1 - начальная масса насыщенного пара
ΔT - увеличение абсолютной температуры
T1 - начальная температура
Подставим значения:
Δm/m1 = ΔT/T1 = 100 ºC/0 ºC = бесконечность
Таким образом, масса насыщенного пара будет увеличиваться до бесконечности, если она оставалась насыщенной.
4. В конечном состоянии масса насыщенного пара также будет бесконечна, если она оставалась насыщенной.
5. Минимальная масса воды в начальном состоянии, при которой пар будет оставаться насыщенным, зависит от закона Гей-Люссака. Если давление насыщенного пара становится больше внешнего давления, то жидкость переходит в испарение. Если давление насыщенного пара становится меньше внешнего давления, то пар конденсируется обратно в жидкость. Поэтому если внешнее давление превышает давление насыщенного пара при данной температуре, то баланс фаз нарушается и пар уже не остается насыщенным.
Совет: Для лучшего понимания закона Гей-Люссака и фазовых переходов, рекомендуется изучить физические основы термодинамики и свойства вещества.
Упражнение:
Если в начальном состоянии давление насыщенного пара составляет 2 атм, а внешнее давление - 1 атм, какая минимальная масса воды должна быть в сосуде, чтобы пар оставался насыщенным при увеличении температуры от 0 ºC до 100 ºC?