Фазовые Переходы — Задание 10 ЕГЭ по физике №00043021

Что тут происходит. В цилиндре под поршнем — жидкость и её насыщенный пар. Поршень медленно поднимают при постоянной температуре, и жидкость при этом в цилиндре остаётся. Нужно понять, что будет с давлением пара и концентрацией его молекул (сколько молекул пара в одном кубометре).

Давление пара. Пар насыщенный — он в равновесии с жидкостью: сколько молекул вылетает из жидкости за секунду, столько же возвращается обратно. Как часто молекулы вылетают, зависит от температуры жидкости, а не от того, сколько места над ней. Когда поршень поднимают, освободившееся место заполняется новыми молекулами, испарившимися из жидкости, и равновесие восстанавливается при том же давлении. Давление насыщенного пара зависит только от температуры, а она постоянна. Цифра 3.

Концентрация молекул пара. Из формулы $p=nkT$ концентрация $$n=\dfrac{p}{kT}$$ Давление не меняется, температура тоже — значит, концентрация не изменяется. Масса пара при этом растёт (часть жидкости испарилась), но растёт и объём, и в каждом кубометре молекул столько же. Цифра 3.

Важно условие «жидкость остаётся». Если бы поршень подняли так высоко, что вся жидкость испарилась, пар перестал бы быть насыщенным и дальше вёл бы себя как обычный газ — его давление и концентрация при расширении падали бы.