Задачи › Насыщенный пар

Аргон и насыщенный пар в цилиндре

  1. Аргон и насыщенный пар в цилиндре

    МОШ 2016/17, 11 кл.
    7/10

    В теплоизолированном цилиндре под непроводящим теплоту поршнем находятся в термодинамически равновесном состоянии аргон и насыщенные пары воды при температуре \(T_1 = 302\) К и давлении \(p = 2\) атм. Сразу после быстрого увеличения объема смеси под поршнем в \(n = 1{,}06\) раз температура в цилиндре уменьшается до некоторой величины \(T_2\), а водяные пары оказываются в термодинамически неравновесном состоянии пересыщения, при котором их давление \(p_2\) становится выше давления насыщенного пара \(p_{\text{нас}}(T_2)\) при новой температуре. Со временем часть пара конденсируется, и система вновь приходит в состояние устойчивого термодинамического равновесия.

    1. Найдите температуру \(T_2\).

    2. Определите давление \(p_2\).

    3. Верно ли что, в новом состоянии устойчивого равновесия температура под поршнем будет отличаться от \(T_2\) менее, чем на 1 К?

    Удельная теплоемкость воды \(c = 4200\) Дж/(кг\(\cdot\)К), теплоемкость одного моля водяного пара при постоянном объеме \(C_V = 3R\), удельная теплота испарения воды \(L = 2{,}33\cdot 10^6\) Дж/кг, молярная масса воды \(\mu = 18\) г/моль. График зависимости давления насыщенных паров воды от температуры представлен на рисунке.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Пара в смеси очень мало по сравнению с аргоном, поэтому температуру после расширения даёт адиабата аргона. Давление пара найдите из уравнения Клапейрона–Менделеева для него при изменении объёма и температуры.

    Ответ

    1) \(T_2 = 290\) К;  2) \(p_2 = 3{,}6\) кПа;  3) нет, неверно: в новом состоянии устойчивого равновесия температура под поршнем будет отличаться от \(T_2\) более, чем на 1 К.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи