ID: 00017045
В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и её пар. Поршень начинают выдвигать из сосуда. При этом температура воды и пара остаётся неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Источник: Сборник Гиголо
Раз вода и пар находятся вместе в закрытом сосуде долгое время, между ними установилось динамическое равновесие: сколько молекул в секунду вылетает из воды, столько же возвращается. Такой пар называется насыщенным. Его главная особенность: при данной температуре его давление и плотность строго фиксированы и не зависят от объёма.
Температуру держат постоянной, значит давление и плотность насыщенного пара $p_{\text{нп}}$, $\rho_{\text{нп}}$ остаются прежними, как бы мы ни двигали поршень. Это ключ ко всему рассуждению.
Поршень выдвигают → объём над водой растёт. Чтобы плотность пара осталась прежней (а она обязана, ведь пар насыщенный и температура та же), в увеличившемся объёме должно оказаться больше молекул пара. Откуда они берутся? Из воды — часть жидкости испаряется, восполняя пар до прежней плотности.
Раз вода испаряется, чтобы заполнить новый объём насыщенным паром, её масса убывает.
Ответ: масса жидкости в сосуде будет уменьшаться — часть воды испаряется, поддерживая пар насыщенным.
Масса жидкости в сосуде будет уменьшаться (часть воды испаряется).