Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть II -
Скачать (прямая ссылка):
а = —Em
(Тщп Tim)
Рнп - Pатм
г т_т
1 'WI
T -T V кип пл у
97 Температура, при которой начнется процесс кипения на границе раздела J-й и k-Vi жидкостей, определяется уравнением:
P атм — Ратм
' T-Tiui(J) Л
2 / „ .„, \2
P атм
¦T-Tm(k)
V ^ кип Trm (к)
Ч^кипО) Tlul(J)J Вводя обозначения:
AT (к) = Tvsm (к)- Тш(к),
a = AT2 О) + AT2 (к),
b =Tn5l(J)AT2 (к)+ Тпл(к)АТ2(]),
с = T2si (J)AT2 (к) + T211 (к)AT2 (J) - AT2 (J)AT2 (к)
и решая полученное квадратное уравнение относительно Т, получим
b ± УІЬ2 - ас
Т\2 =T1Hm(M)="
_ b-yjb2 -ас
Решение со знаком «-» в числителе, т.е. 12 =-, сле-
а
дует отбросить, так как при подстановке числовых значений температура кипения получается ниже температуры плавления каждой из жидкостей.
Вычисления температуры кипения дают
Ткш ~ 354 К, ^кип"* ^ 362 К.
Таким образом, кипение жидкости в сосуде начнется на границе раздела слоев 7 и 2 при температуре T7lclin « 354 К.
98 5.32. Кипение жидкости в сосуде начнется на границе раздела слоев 1-2 при температуре
^кип да338К
(см. решение задачи 5.30).
5.33. Стенки сосуда, обращенные к комнате и окну, находились при разной температуре. Поэтому в воде образовался конвекционный поток, который, как известно, направлен от холодной стенки к теплой. Если муть осела у стенки сосуда, обращенной к комнате, то это означает, что более низкой была температура стенки, обращенной к окну, т.е. опыт был произведен зимой.
99 6. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность
6.1. При изотермическом сжатии идеального газа растет концентрация молекул и, как следствие, увеличивается его давление.
При изотермическом сжатии насыщенного пара концентрация молекул и давление газа остаются неизменными.
6.2. Абсолютная влажность воздуха определяется количеством содержащихся в нем паров воды, точнее, их плотностью, которая максимальна для насыщенного пара и очень быстро увеличивается при повышении температуры воздуха. Поэтому на Земном шаре абсолютная влажность может быть максимальной над акваториями океанов, озер или рек на экваторе, где температура воздуха достигает наибольших значений.
6.3. Запотевание окон — это конденсация паров воды, содержащихся в теплом и влажном воздухе комнаты, на холодной поверхности оконного стекла. Оно возможно, если температура воздуха на улице меньше температуры воздуха в комнате. Естественно, что запотевают внутренние поверхности стекол. Если перепад температур на улице и в комнате большой (температура воздуха на улице много меньше О °С), то сконденсировавшая вода будет замерзать, образуя снежную корку или наледь.
6.4. Ощущение комфорта зависит от абсолютной влажности воздуха, которая в летние месяцы практически одинакова на улице и в доме. В зимнее время влажность уличного воздуха существенно меньше. Недостающую влажность в доме частично можно компенсировать увеличением температуры воздуха в комнате. При этом парциальное давление паров воды в комнате будет больше, чем на улице.
6.5. При соприкосновении с холодным уличным воздухом пары воды, находящиеся в теплом воздухе комнаты, конденсируются, образуя туман. Клубы тумана имеют более низкую температуру по сравнению с температурой влажного воздуха в комнате, но более высокую по сравнению с температурой воздуха на улице. Так как нагретый газ легче холодного, т.е. его плотность меньше, то очевидно, клубы тумана в комнате будут опускаться, а на улице подниматься.
6.6. Высохнет. По условию задачи естественно полагать, что на улице и в комнате водяной пар будет насыщенным. Но так как в
100 комнате температура воздуха выше, чем на улице, то и абсолютная влажность в комнате будет больше, чем на улице. При открытой форточке влажность воздуха в комнате будет уменьшаться и, следовательно, белье будет сохнуть.
6.7. По определению относительной влажности воздуха она равна отношению парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению ри насыщенного пара при той же температуре
<р = -?--100%.
Pn
Отсюда р = ^QQy Массу пара в комнате найдем из уравнения
состояния идеального газа
т = ШУ= HWnV ,925г RT Г 100%
6.8. Из определения относительной влажности воздуха находим первоначальное давление паров воды:
PO = Рнп -ф/100%.
Первоначальную массу т{] паров воды можно определить из уравнения состояния идеального газа:
_pq -рГ
то —-•
RT
Количество воды, содержащейся в воздухе, после добавления новой порции станет равным т0 +т, а парциальное давление паров
(т0 +т) RT т RT
P =--IT = Po +--—•
р V р V
Влажность воздуха (ркон будет равна
Фкон = + 100%? 59% .
H vPm
101 6.9. Так как поршень может свободно перемещаться вдоль сосуда, то давление пара в сосуде р0 при любой температуре будет равно сумме атмосферного давления ратм и давления, создаваемо-
Mg <
го весом поршня ръ =
площадь поршня: Pq = ратм
щ
, M— масса поршня. Состояние пара в сосуде зависит от его
температуры. Пусть Tq — начальная температура пара. При некоторой температуре Jrllac < Tq пар будет насыщенным. В области температур Гнас <Т <Tq состояние пара описывается уравнением состояния идеального газа
