Влажность (нет в… — Задание ЕГЭ по физике №00002742

Дано:

вода при $t = 100 \text{ °C}$ и пар при $t = 100 \text{ °C}$, одинаковая масса. Трубы холодные (8–10 °C) в тёплом помещении (около 23 °C).

Найти:

объяснить механизм конденсации на трубах и меры защиты.

Решение:

Часть 1. Что опаснее: вода или пар при 100 °C?

При ожоге водой тело получает теплоту охлаждения от $100 \text{ °C}$ до температуры кожи $t_{\text{кожи}}$: $$Q_{\text{вода}} = m c \Delta t$$ При ожоге паром происходит два процесса: 1. Конденсация пара при $100 \text{ °C}$ — выделяется удельная теплота конденсации $L$: $$Q_1 = mL$$ 2. Охлаждение получившейся воды от $100 \text{ °C}$ до температуры кожи: $$Q_2 = m c \Delta t$$ Суммарная теплота от пара: $$Q_{\text{пар}} = Q_1 + Q_2 = mL + mc\Delta t \gt Q_{\text{вода}}$$ Так как $L = 2{,}26 \cdot 10^6 \text{ Дж/кг}$ велика, пар опаснее.

Часть 2. Конденсация на холодных трубах в доме.

Холодная труба (8–10 °C) охлаждает прилегающий воздух. При охлаждении воздуха снижается давление насыщенных паров $P_{\text{нас}}(T)$. Относительная влажность: $$\varphi = \frac{P_{\text{пар}}}{P_{\text{нас}}(T)}$$ Парциальное давление водяного пара $P_{\text{пар}}$ не меняется, но $P_{\text{нас}}$ уменьшается при охлаждении, поэтому $\varphi \to 100\%$. При достижении $\varphi = 100\%$ начинается конденсация — выпадает влага (роса). Теплоизоляция труб исключает теплообмен с воздухом, воздух не охлаждается, конденсации не происходит. Проветривание заменяет влажный воздух сухим, снижая $P_{\text{пар}}$.