ID: 00014721
На дно сосуда, в котором находился сухой воздух, налили немного воды, после чего герметично закрыли сосуд крышкой и оставили его на продолжительное время. Начальные температуры воздуха и воды были одинаковыми. Сосуд может обмениваться теплотой с окружающей средой. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.
1) Если температура содержимого сосуда остаётся неизменной, то вся вода испарится.
2) Если температура содержимого сосуда остаётся неизменной, то испарится только часть воды.
3) Если температура содержимого сосуда остаётся неизменной, то при некотором строго определённом объёме сосуда в нём установится относительная влажность воздуха, равная 100 %.
4) В установившемся состоянии средняя кинетическая энергия хаотического теплового движения молекул водяного пара больше средней кинетической энергии хаотического теплового движения молекул азота, входящего в состав воздуха.
5) В установившемся состоянии молекулы водяного пара и молекулы кислорода, входящего в состав воздуха, обладают одинаковыми средними кинетическими энергиями хаотического теплового движения.
Запишите в ответ выбранные цифры.
Источник: ФИПИ
Здесь два независимых факта. Первый: испарение идёт до тех пор, пока пар не станет насыщенным; сколько воды успеет испариться — зависит от объёма сосуда. Второй: средняя кинетическая энергия теплового движения молекул зависит ТОЛЬКО от температуры (\langle E\rangle=\frac{3}{2}kT) и одинакова у всех газов в равновесии, какой бы ни была масса молекулы.
Испарится вся вода или только часть — заранее не угадать: при большом объёме пара «помещается» много и вода может испариться целиком, при малом — насыщение наступит раньше и часть воды останется. Поэтому ни 1, ни 2 нельзя утверждать как обязательный исход — оба неверны как безусловные.
А вот пункт 3 верен: существует такой строго определённый объём сосуда, при котором испарившейся воды хватает ровно на насыщение — тогда относительная влажность будет ровно 100 % (граничный случай). 3 — верно.
В равновесии у всех газов одна температура, а \langle E\rangle=\frac{3}{2}kT от сорта молекул не зависит.
4) Неверно — у пара и у азота средние энергии равны, а не «у пара больше».
5) Верно — у водяного пара и у кислорода средние кинетические энергии одинаковы.
Ответ: 35