ID: 00025712
В стеклянную колбу налили немного воды и герметично закрыли её пробкой. Вода постепенно испарялась. На рисунке показан график изменения со временем t концентрации n молекул водяного пара внутри колбы. Температура в колбе в течение всего времени проведения опыта оставалась постоянной.
В конце опыта в колбе ещё оставалась вода. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения относительно описанного процесса.
1) На участке 1 плотность водяных паров уменьшалась.
2) На участке 2 давление водяных паров не менялось.
3) На участке 1 водяной пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный.
4) На участке 1 давление водяных паров уменьшалось.
5) На участке 2 плотность водяных паров увеличивалась.
Источник: ФИПИ
В закрытой колбе с водой при постоянной температуре испарение постепенно повышает концентрацию пара — на графике «концентрация $n$ — время $t$» это выглядит как кривая, сначала быстро растущая (участок 1), а потом выходящая на плато (участок 2). В конце опыта вода в колбе ещё осталась.
Пока пар не достиг насыщения (участок 1), он ведёт себя как обычный ненасыщенный газ: концентрация молекул растёт, потому что вода продолжает испаряться, а свободного места для новых молекул пара ещё много.
Когда концентрация доходит до значения, соответствующего насыщенному пару при данной температуре, дальнейшее испарение прекращается (точнее, устанавливается равновесие: сколько молекул улетает с поверхности воды, столько же и возвращается обратно) — концентрация перестаёт расти и выходит на плато (участок 2). Именно поэтому на участке 1 пар ещё ненасыщенный, а на участке 2 — уже насыщенный. Утверждение 3 верно.
Раз на участке 2 концентрация не меняется (плато) и температура постоянна, то по $p=nkT$ не меняется и давление пара. Утверждение 2 верно.
На участке 1 концентрация растёт, а значит, растёт и давление ($p=nkT$ при постоянной $T$) — оно не уменьшается, как утверждает пункт 4. Неверно.
Плотность пара $\rho=nm_0$ прямо пропорциональна концентрации — на участке 1 она растёт вместе с $n$, а не уменьшается (утверждение 1 неверно), а на участке 2, где $n$ не меняется, плотность тоже не меняется, а не растёт, как утверждает пункт 5. Неверно.