ID: 00018081
В сосуде под поршнем находится 10 г водяного пара под давлением 25 кПа и при температуре 100\,^\circ\!C. Не изменяя температуры, объём сосуда уменьшили в 8 раз. Найдите массу пара, оставшегося после этого в сосуде.
Источник: Сборник «Отличный Результат 2026»
Подвох задачи: при 100\,^\circ\!C давление насыщенного водяного пара равно атмосферному, то есть p_{нас}\approx101 кПа. Пока пар ненасыщенный (p\lt p_{нас}), он ведёт себя как обычный газ и при сжатии давление растёт. Но как только давление дорастёт до p_{нас}, начинается конденсация: дальше давление не растёт, а «лишний» пар превращается в воду.
Если бы весь пар остался газом, при уменьшении объёма в 8 раз (изотерма, закон Бойля — Мариотта pV=\text{const}) давление стало бы p'=25\cdot8=200 кПа. Это больше p_{нас}\approx101 кПа — значит, пар стал насыщенным и часть его сконденсировалась. Реальное давление в конце p_2=p_{нас}\approx101 кПа.
Температура и конечный объём фиксированы, поэтому масса пара в сосуде пропорциональна его давлению (из pV=\dfrac{m}{M}RT при T,V=\text{const}). Сравним конечное насыщенное состояние с гипотетическим «весь пар — газ» при том же конечном объёме (там было бы p'=200 кПа и масса 10 г):
m_2=m\cdot\dfrac{p_{нас}}{p'}=10\cdot\dfrac{101}{200}\approx5 г.
Округляя давление насыщенного пара до 100 кПа, получаем ровно m_2=10\cdot\dfrac{100}{200}=5 г. Остальные 5 г перешли в воду.
Ответ: 5 г
Ответ: 5 г