В цилиндре под невесомым поршнем находится насыщенный водяной пар. Объем пара V= 1 м^3. Определите наименьшую массу воды при температуре t = 0°С, которую нужно впрыснуть в цилиндр, чтобы весь пар сконденсировался. Атмосферное давление р=10^5 Па. Теплоемкостью цилиндра и теплопроводностью его стенок можно пренебречь.
Поршень изначально находится в равновесии. Значит давление над ним и под ним одинаковое. Обратимся к таблице плотности и давления насыщенного водяного пара
Проанализировав таблицу, приходим к выводу, что такое давление насыщенного пара соответствует температуре 100 градусов Цельсия и при этом плотность водяного пара составляет 589 г/м^3.
Умножив эту плотность на объем пара, найдем массу пара.
$m_1=\rho V$
Чтобы пар сконденсировался, надо у него забрать количество теплоты, равное теплоте парообразования, а за счет отобранной теплоты нагреть впрыснутую воду до 100 градусов. Составим уравнение теплового баланса и выразим из него искомую массу воды.
$m_1\lambda=m_2C(T_2-T_1)$ $m_2=\frac{m_1\lambda}{C(T_2-T_1)}$
В справочных материалах КИМов нет таблицы плотности насыщенного пара. Как быть без нее на экзамене?
ОтветитьУдалитьА Вы внимательно посмотрели указанную таблицу? Давлению р=10^5 Па соответствуют совершенно другие значения t и плотности
ОтветитьУдалитьСпасибо за отзыв. Пока не вижу ошибки. Пожалуйста, уточните замечание более конкретно, чтобы разобраться. Спасибо
УдалитьПрошу прощения, я был неправ. Это я был невнимателен.
УдалитьПодскажите, пожалуйста, можно ли при решении обойтись без указанных таблиц.
УдалитьБез них мы не сможем найти массу насыщенного водяного пара (она в числителе формулы), решение не получится.
УдалитьА если мы так же скажем, что давление внутри поршня - атмосферное = 10^5; при 10^5 па - температура нас. пара 100град; запишем PV=m(пара)RT/M(воды) и выразим массу отсюда?
УдалитьСпасибо за комментарий. Да, Вы правы, так можно обойтись без таблицы и выразить массу пара.
УдалитьА почему впрыснутая вода нагревается именно до 100 градусов??? Почему равновесная температура не может быть иной?
ОтветитьУдалитьПриглашаю гостей сайта обсудить этот вопрос и высказать свои мысли. На мой взгляд это обосновывается тем, что речь идет о минимальном количестве впрыскиваемой воды. А впрыскиваемая вода должна отбирать тепловую энергию у пара и при этом сама не должна превратиться в пар. Это возможно только если она нагревается от исходных 0 до 100 градусов а потом больше тепла получать не будет. А вот если бы воды было больше, то равновесная температура была бы меньше 100 градусов. Но нас же спрашивают о минимальном количестве. Если есть другие мысли - буду благодарен
ОтветитьУдалитьвсе классно разъяснили. всем спасибо
ОтветитьУдалить