Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
кг/моль, плотность р = 103 кг/м3.
11.40. В герметичный сосуд объемом V0 = 0,4 м3, наполненный воздухом
при температуре f, = 30°С с относительной влажностью ср, = 20%, поместили
массу воды объемом V= 1,5 см3, а затем температуру системы понизили до
(2= 10°С. Какой объем воды останется в сосуде по истечении большого
промежутка времени? Плотность насыщенных паров воды при 30°С равна ри1 =
30,2 г/м3, при 10°С -рн2 = 9,38 г/м3, плотность воды р = 103 кг/м3.
11.41. Определить отношение плотностей сухого воздуха и воздуха с
относительной влажностью ср = 50%. Обе порции взяты при атмосферном
давлении р0 = 105 Па и температуре t = 20°С. Упругость насыщенных водяных
паров при этой температуре равна ри = 23 гПа. Отношение молярных масс
воды и сухого воздуха цп/цв = 0,6.
• Решение. Для сухого воздуха уравнение состояния
р0 У = - RT h>
348
позволяет иайпги его плотность:
_т Ро И"
Р*У*" F= RT '
Влажный воздух представляет собой смесь воздуха без пара и водяного пара.
Плотность влажного воздуха
т,+т2 т, т2 Рвл =------ = -jr + -pr = P, + Pi,
где р,, р2 - плотность воздуха без водяных паров и плотность пара
соответственно.
Давление алажиого воздуха по закону Дальтона равно сумме парциальных
давлений воздуха без пара />, и водяного пара р2:
Ро~Р\ *Р2>
где давление водяных паров рг = ip ри.
Следовательно, давление воздуха без пара
Р\ ~Ро ~Рг =Ро ~ УРн ¦
Используя уравнение Менделеева - Клапейрона, записанное для воздуха без
пара и насыщенного пара в виде
Р| пт Рн
Pi= RT, рн= RT,
Ив Ип
получим
Pl RT RT RT ' Рг <9 Рн- RT •
Отсюда находим плотность влажного воздуха
Мв (Ро - Ф Рн) ФйпРн Р*л = RT + RT
и отношение плотностей сухого и влажного воздуха
?щ=----------Ei----------я i,oo46.
Рм Ро-ФРнС^Мп/М '
• Ответ: -^ =----------------------* 1,0046.
Рвл Ро-ФРнС1 -Йп/Ив)
11.42. Плотность влажного воздуха при температуре / = 27°С и давлении
р ~ 105 Па равна рв= 1,19 кг/м3. Определить абсолютную и относительную
влажность воздуха. Плотность насыщенных водяных паров при 27°С равна рн =
0,027 кг/м3. Молярная масса сухого воздуха ц, =2910"3 кг/моль, воды - ц2
= 1810'3 кг/моль.
11.43. При температуре t = 20°С и давлении р = 105 Па воздух имеет
относительную влажность ср = 100%. На сколько процентов он легче сухого
воздуха той же температуры и с тем же давлением? Упругость насыщенных
паров воды при 20°С равна рк = 2,33 кПа. Молярная масса сухого воздуха ц,
=29-10"3 кг/моль, воды - Ц2 = 18-10*3 кг/моль.
ГЛАВА III
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
Как известно, в природе существует четыре вида взаимодействий:
гравитационное, электрическое (или электромагнитное), ядерное (или
сильное) и слабое. Каждое из них характеризует взаимодействие разных
материальных объектов и проявляется в различных пространственных
масштабах.
Гравитационное притяжение заметно между телами астрономических масштабов
(по крайней мере одно из тел должно быть очень массивным, например,
планета или звезда). Ядерные силы отвечают за взаимодействие протонов и
нейтронов, входящих в состав атомного ядра. Слабое - возникает при
взаимном превращении определенных сортов частиц и характеризует силы,
возникающие при радиоактивном Р-распаде. При этом расстояния, на которых
обнаруживаются сильные и слабые взаимодействия, чрезвычайно малы (порядка
Ю"16-*- 10'12 м). Электромагнитные взаимодействия проявляются в тех
пространственных масштабах, в которых протекает наша повседневная жизнь.
Например, благодаря им мы видим книгу, которую сейчас читаем.
Каждый вид взаимодействия связан с определенной характеристикой частиц.
Например, гравитационное взаимодействие зависит от масс частиц (см. §5),
электромагнитное - от электрических зарядов.
Электрический заряд - это скалярная физическая величина, которая является
одной из основных характеристик частиц. Единицей измерения величины
заряда в системе СИ служит кулон [Кл].
Существует два вида электрических зарядов. Принято одни заряды называть
положительными, другие - отрицательными. Заряд всех элементарных частиц
(если он не равен нулю) одинаков по абсолютной величине и равен 1,6-10"19
Кл. Его называют элементарным зарядом и обозначают буквой е. К числу
элементарных частиц принадлежат, в частности, электрон (отрицательный
элементарный заряд ~е), протон (положительный элементарный заряд +е),
нейтрон (заряд равен нулю). Из этих частиц состоят атомы и молекулы
любого вещества, поэтому элементарные заряды входят в состав всех тел.
Обычно частицы, несущие заряды разных знаков, присутствуют в теле в
равных количествах и распределены с одинаковой плотностью. При этом
алгебраическая сумма зарядов в любом элементарном объеме тела равна нулю,
и каждый такой объем (и тело в целом) будет нейтральным. Если каким-либо
образом создать в теле избыток зарядов одного знака, тело окажется
заряженным. Поскольку заряд q тела образуется совокупностью элементарных
зарядов, то он всегда будет кратным е:
q = ±Ne.
350
Экспериментально установлено, что величина заряда, измеренная в различных
