Влажность (нет в… — Задание ЕГЭ по физике №00016528

Что происходит

Смоченная вата испаряет воду — под колоколом есть водяной пар. Когда насос начинает откачивать воздух, давление под колоколом резко падает. При расширении газ совершает работу и охлаждается — температура под колоколом понижается. При низком давлении и пониженной температуре водяной пар оказывается пересыщенным: воды в газовой фазе больше, чем может удержать насыщенный пар при данной температуре.

Почему (законы)

Первое начало термодинамики: при адиабатическом расширении газ совершает работу за счёт внутренней энергии, поэтому его температура понижается. По закону насыщенных паров давление насыщенного пара резко уменьшается при понижении температуры. Когда фактическое давление пара превысит давление насыщенного — пар становится пересыщенным и конденсируется.

Конденсация пара требует центров конденсации — микроскопических твёрдых частиц, на поверхности которых образуются первые капли. Именно частицы дыма от спички играют роль таких центров. Без дыма пересыщенный пар долго «не решается» конденсироваться — капель на чистом воздухе практически не возникает, туман не образуется.

Итог. Туман появляется потому, что при откачивании воздуха давление падает, газ расширяется и охлаждается, водяной пар становится пересыщённым и конденсируется на частицах дыма — центрах конденсации. Без дыма центров конденсации нет, и туман не образуется.