Пробирки с эфиром
6/10В сосуд, заполненный эфиром, погружают перевёрнутую пробирку \(A\). Из неё сразу же начинают выходить пузырьки. Если собирать эти пузырьки в первоначально полностью заполненную эфиром пробирку \(B\) такого же сечения, но вдвое более длинную, чем \(A\), то из неё окажется вытесненной доля \(x = 2/3\) объёма эфира. Объясните это явление и определите давление насыщенных паров эфира. Атмосферное давление \(p_0 = 760\) мм рт. ст.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(p_{\text{н}} = \dfrac{2x}{1 + 2x}\,p_0 = \dfrac{4}{7}p_0 \approx 430\) мм рт. ст.
РешениеКак только пустую пробирку \(A\) погружают в сосуд с эфиром, начинается его испарение внутри пробирки. Этот процесс и приводит к появлению пузырьков, выходящих из пробирки \(A\), поскольку суммарное давление воздуха и паров эфира в ней должно поддерживаться равным атмосферному давлению \(p_0\) (давлением столба жидкого эфира, не превышающим в нашем случае нескольких мм рт. ст., можно пренебречь). Пузырьки перестанут выходить, когда прекратится испарение эфира внутри пробирки \(A\), то есть давление паров эфира там станет равным давлению насыщенных паров \(p_{\text{н}}\). При этом суммарное давление в пробирке \(A\) будет равным \(p_0 = p_{\text{н}} + p_{\text{в}}\), где \(p_{\text{в}}\) — давление оставшегося в пробирке воздуха. Аналогичное условие должно выполняться и в пробирке \(B\). Если вначале воздух, находящийся в пробирке \(A\), занимал объём \(V_0\), то в конце процесса он будет занимать, помимо всей пробирки \(A\), ещё и объём \(2V_0\cdot x\) в пробирке \(B\). Пользуясь законом Бойля — Мариотта, можем записать: \(p_0V_0 = p_{\text{в}}V_0(1 + 2x)\), откуда находим: \(p_{\text{в}} = \dfrac{p_0}{1 + 2x}\). Теперь легко определить и давление насыщенных паров эфира: \[p_{\text{н}} = p_0 - p_{\text{в}} = \dfrac{2x}{1 + 2x}\,p_0 = \dfrac{4}{7}p_0 \approx 430\text{ мм рт.\,ст.}\]
Похожие задачи
- Раствор сахара под колпаком МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Баллон с сухим воздухом и водой СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Пар и воздух под поршнем СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Баллон с сухим воздухом и водой СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Пар и воздух под поршнем СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Поршень, вода с паром и азот при 100 °C Физтех 2012/13, 11 кл.