Сосуд с водой и сухим воздухом
6/10В закрытом сосуде, оснащённом манометром, находится сухой воздух при температуре \(T\). Сосуд через герметичный клапан наполняют водой так, что вода занимает \(1/n = 1/2\) часть объёма сосуда. Через некоторое время показания манометра установились и оказались в \(\alpha = 4\) раза больше первоначальных. Определите начальное давление воздуха в сосуде. Давление насыщенных паров воды \(p_{н.п.} = 2{,}34\) кПа, процесс считать изотермическим, изменением объёма воды с испарением пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(p_1 = 1{,}17\) кПа \(\approx 1\) кПа.
РешениеНачальное показание манометра равно давлению сухого воздуха \(p_1\). В конце показание — сумма давлений воздуха и насыщенного пара: \(p_2 = p_{возд2} + p_{н.п.}\), и по условию \(p_2 = \alpha p_1\). Свободная от воды часть сосуда \(V_2 = V_1\,\dfrac{n-1}{n}\). Изотермическое сжатие воздуха даёт \(p_{возд2} = \dfrac{n}{n-1}\,p_1\). Подставляя, \[p_1\,\frac{n\alpha - \alpha - n}{n-1} = p_{н.п.}\;\Rightarrow\; p_1 = p_{н.п.}\,\frac{n-1}{n\alpha - \alpha - n} = 2{,}34\cdot\frac{1}{8 - 4 - 2}~\text{кПа} = 1{,}17~\text{кПа} \approx 1~\text{кПа}.\]
Похожие задачи
- 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.
- Блюдце с водой: давление насыщенного пара МОШ 2013/14, 7-11 кл.