ID: 00002727
В сосуде под поршнем находится вода и водяной пар. Объём сосуда медленно изотермически увеличивают, при этом в сосуде еще остается вода. Как изменяются при этом масса пара и его давление? Для каждой величины подберите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Поскольку в сосуде одновременно присутствуют вода и водяной пар, пар является насыщенным. Относительная влажность при этом равна 100%:
$$\varphi = \frac{p}{p_{\text{нас}}} \cdot 100\% = 100\%$$
Давление насыщенного пара зависит только от температуры:
$$p_{\text{нас}} = f(T)$$
Так как процесс изотермический ($T = \text{const}$), давление насыщенного пара остаётся постоянным, а значит, и давление водяного пара не изменяется:
$$p = p_{\text{нас}} = \text{const}$$
Запишем уравнение Менделеева–Клапейрона для водяного пара:
$$pV = \frac{m}{\mu} R T$$
Выражаем массу пара:
$$m = \frac{p \mu V}{R T}$$
При изотермическом расширении $p = \text{const}$, $T = \text{const}$, $\mu = \text{const}$, $R = \text{const}$, но объём $V$ увеличивается. Поскольку вода ещё не испарилась полностью, она продолжает испаряться, поддерживая $\varphi = 100\%$. Следовательно, масса пара увеличивается:
$$m \propto V \Rightarrow m \text{ увеличивается}$$
Вывод: давление пара не изменяется; масса пара увеличивается.