Какое изменение объема сосуда требуется, чтобы в нем находился только насыщенный пар, если исходно сосуд содержал воду

Тема занятия: Изменение объема сосуда для насыщенного пара

Разъяснение:
Для того чтобы определить изменение объема сосуда, мы можем использовать уравнение состояния пара газа - закон Ван-дер-Ваальса. В данном случае, мы знаем, что начальная масса воды равна 4 кг, температура равна 190°С, и давление насыщенного пара равно 5,4·105 Па.

Закон Ван-дер-Ваальса имеет вид: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах. Поскольку исходные данные указаны в кг и °С, нам нужно преобразовать их в соответствующие единицы измерения.

Сначала преобразуем температуру в Кельвины:
Т(К) = Т(°С) + 273 = 190 + 273 = 463 К.

Затем используем уравнение Ван-дер-Ваальса для нахождения начального объема:
P_1 * V_1 = nRT_1.

Поскольку сосуд содержит только воду, то количество вещества можно найти через молярную массу воды:
n = m/M, где m - масса воды, M - молярная масса воды.

Молярная масса воды равна 18 г/моль.

Итак,
n = 4 кг / (18 г/моль) = (4000 г)/(18 г/моль) = 222,22 моль.

Подставляем все в уравнение и решаем относительно V_1:
P_1 * V_1 = nRT_1
5,4·105 Па * V_1 = 222,22 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 463 К.

После решения этого уравнения найдем объем V_1.

Дополнительный материал:
Задача: Какое изменение объема сосуда требуется, чтобы в нем находился только насыщенный пар, если исходно сосуд содержал воду массой 4 кг и был нагрет до температуры 190°С?

Решение:
Начальный объем сосуда можно найти, используя уравнение состояния пара газа - закон Ван-дер-Ваальса. Подставим известные значения:
P_1 = 5,4·105 Па
n = 4 кг / (18 г/моль) = 222,22 моль
R = 8,314 Дж/(моль·К)
T_1 = 190 + 273 = 463 К

5,4·105 Па * V_1 = 222,22 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 463 К

Решив это уравнение, найдем значение объема V_1.

Совет: Для решения подобных задач, всегда убедитесь в правильности преобразования единиц измерения и в использовании правильных значений для постоянных, таких как универсальная газовая постоянная R.

Закрепляющее упражнение: Если исходный объем сосуда равен 1 л (1 дм3), найдите необходимое изменение объема сосуда, чтобы в нем находился только насыщенный пар при данных условиях.