ID: 00025736
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 увеличивалась.
2) На участке 2 давление водяных паров не менялось.
3) На обоих участках водяной пар ненасыщенный.
4) На участке 1 давление водяных паров уменьшалось.
5) На участке 2 плотность водяных паров уменьшалась.
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 ненасыщенный газ: концентрация молекул растёт, потому что вода продолжает испаряться, а свободного «места» для новых молекул ещё много. Утверждение 1 говорит: «на участке 1 плотность водяных паров увеличивалась». Плотность $\rho=nm_0$ прямо пропорциональна концентрации, а концентрация на участке 1 растёт — значит, растёт и плотность. Верно.
Когда концентрация доходит до значения насыщения при данной температуре, дальнейший рост прекращается — устанавливается равновесие между испарением и обратной конденсацией, и концентрация выходит на плато (участок 2). Утверждение 2: «на участке 2 давление водяных паров не менялось». Раз на плато концентрация не меняется и температура постоянна, то по $p=nkT$ не меняется и давление. Верно.
Утверждение 3: «на обоих участках водяной пар ненасыщенный». Но на участке 2 пар как раз достиг насыщения (это и есть причина плато) — он там уже насыщенный, а не ненасыщенный. Неверно.
Утверждение 4: «на участке 1 давление водяных паров уменьшалось». На участке 1 концентрация растёт, а значит, растёт и давление ($p=nkT$ при постоянной $T$), а не уменьшается. Неверно.
Утверждение 5: «на участке 2 плотность водяных паров уменьшалась». На участке 2 концентрация не меняется (плато) — значит, не меняется и плотность, а не уменьшается. Неверно.