Влажность — Задание 24 ЕГЭ по физике №00022493
Влажность
№2. Задание 24
ID: 00022493
Сосуд разделён перегородкой на две части. В первой части объёмом $V_1=3$ л находятся вода и насыщенный водяной пар. Масса воды в этой части в $2$ раза меньше массы пара. После удаления перегородки пар заполняет весь сосуд. Температура во время процесса остаётся постоянной. После установления равновесия относительная влажность в сосуде составляет $30\%$. Определите объём второй части сосуда $V_2$.
Источник: Основная волна ЕГЭ 2026 (Центр)
Решение
В первой части сосуда есть и жидкая вода, и насыщенный пар над ней. Убираем перегородку — вся вода испаряется и пар растекается по всему объёму, а влажность падает с полной (насыщенной) до $30\%$. По этому падению влажности и найдём второй объём.
Введём плотность насыщенного пара при данной температуре — обозначим её $\rho_{\text{н}}$. Насыщенный пар в первой части имеет именно такую плотность, поэтому его масса — это плотность на объём:
$$m_{\text{пара}}=\rho_{\text{н}}V_1$$
Воды по условию вдвое меньше по массе, чем пара:
$$m_{\text{воды}}=\dfrac{1}{2}m_{\text{пара}}=\dfrac{1}{2}\rho_{\text{н}}V_1$$
Когда перегородку убрали, вся эта вода тоже превратится в пар. Значит, полная масса пара, который в итоге разлетится по сосуду, — это пар плюс бывшая вода:
$$m=m_{\text{пара}}+m_{\text{воды}}=\rho_{\text{н}}V_1+\dfrac{1}{2}\rho_{\text{н}}V_1=\dfrac{3}{2}\rho_{\text{н}}V_1$$
Теперь про влажность. Относительная влажность $30\%$ означает, что плотность пара стала составлять $0{,}3$ от насыщенной:
$$\rho=0{,}3\,\rho_{\text{н}}$$
Этот пар занял весь сосуд объёмом $V_1+V_2$. Его масса — плотность на объём:
$$m=0{,}3\,\rho_{\text{н}}(V_1+V_2)$$
Масса пара не изменилась (весь пар и вся испарившаяся вода никуда не делись), поэтому приравниваем два выражения для $m$:
$$\dfrac{3}{2}\rho_{\text{н}}V_1=0{,}3\,\rho_{\text{н}}(V_1+V_2)$$
Плотность $\rho_{\text{н}}$ стоит в обеих частях — сокращаем её:
$$1{,}5\,V_1=0{,}3\,(V_1+V_2)$$
Делим обе части на $0{,}3$: получаем $5V_1=V_1+V_2$, откуда $V_2=4V_1$.
Подставляем $V_1=3$ л:
$$V_2=4\cdot3=12\ \text{л}$$
Проверим логику: пар «размазался» с плотности $1{,}5\rho_{\text{н}}$ (если бы весь был в первой части) до $0{,}3\rho_{\text{н}}$, то есть в $5$ раз реже — значит, и объём вырос в $5$ раз, с $3$ до $15$ л. Вторая часть как раз $12$ л.
Ответ
Другие задания по теме «Влажность» (8)
- Задание 24 №00043174 — В герметичном сосуде находится водяной пар при температуре t индекс 1 равно 150…
- Задание 24 №00043173 — В герметичном сосуде объёмом V равно 80 л находится водяной пар при температуре…
- Задание 24 №00026790 — Сосуд разделён тонкой перегородкой на две части, отношение объёмов которых…
- Задание 24 №00026528 — Сосуд разделён перегородкой на две части. Объём первой части V индекс 1 = 2 л,…
- Задание 24 №00026524 — В комнате при 20 °С относительная влажность воздуха составляет 40%. В состоянии…
- Задание 24 №00026523 — Влажный воздух находится в вертикальном гладком цилиндрическом сосуде под…
- Задание 24 №00026520 — Давление влажного воздуха в сосуде под поршнем при температуре t равно 100 °С…
- Задание 24 №00026518 — В комнате при 20 °С относительная влажность воздуха составляет 40%. При…