Водяной пар под поршнем

Сначала пар сжимается изотермически, пока давление не достигнет давления насыщенного пара при \(100^\circ\)C. Дальше давление не растёт, а пар конденсируется. Масса конденсата равна массе насыщенного пара в конце сжатия.

При медленном изотермическом сжатии справедлив закон Бойля–Мариотта. Давление растёт до давления насыщенного пара при \(100^\circ\)C, равного атмосферному, \(p_{н.п.} = 10^5\) Па. Высота пара в этот момент: \(h_{н.п.} = \dfrac{p_0 h_0}{p_{н.п.}}\). Дальше пар конденсируется при постоянном давлении.

Масса насыщенного пара равна массе сконденсировавшейся воды: \(h_{н.п.} S\rho_{н.п.} = h_в S\rho_в\), откуда \(h_в = \dfrac{h_{н.п.}\rho_{н.п.}}{\rho_в}\). Плотность пара из уравнения Клапейрона–Менделеева: \(\rho_{н.п.} = \dfrac{M p_{н.п.}}{RT}\). Тогда \[h_в = \frac{p_0 h_0 M}{R T \rho_в} = \frac{24930\cdot 37{,}3\cdot 0{,}018}{8{,}31\cdot 373\cdot 1000} \approx 0{,}0054~\text{м} = 5{,}4~\text{мм}.\]