Сборник задач по общему курсу физики - Волькенштейн В.С.
Скачать (прямая ссылка):
6.21. Какое давление р надо приложить, чтобы углекислый газ превратить в жидкую углекислоту при температурах ^=31 °С и 12=50 °С? Какой наибольший объем Утах может занимать масса т=1 кг. жидкой углекислоты? Каково наибольшее давление ртах насыщенного пара жидкой углекислоты?
6.22. Найти плотность рк водяного пара в критическом состоянии, считая известной для него постоянную Ь, входящую в уравнение Ван-дер-Ваальса (см/ ответ 6.2)
6.23. Найти плотность рк гелия в критическом состоянии, считая известными для гелия критические значения Тк и рк.
6.24. Количество v=l кмоль кислорода занимает объем У=56 л прй давлении р=93 МПа. Найти температуру t газа, пользуясь уравнением Ван-дер-Ваальса.
6.25; Количество v=l кмоль гелия занимает объем V= =0,237 м3 при температуре t=—200 °С. Найти давление р газа, пользуясь уравнением Ван-дер-Ваальса в приведенных величинах.
6.26. Во сколько раз давление газа больше его критического давления, если известно, что его объем и температура вдвое больше критических значений этих величин?
§ 7. Насыщенные пары и жидкости
Абсолютной влажностью р называется парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе. Относительной влажностью w называется отношение абсолютной влажности р к парциальному давлению рп водяного пара, насыщающего пространство при данной температуре.
Удёльной теплотой парообразования г называется количество теплоты, необходимое для превращения единицы массы жидкости в пар при постоянной температуре.
Молярная теплота парообразования
го = рг,
где ц — молярная масса.
Зависимость давления насыщенного пара рн от температуры дается уравнением Клаузиуса'— Клапейрона .
dp н ________Ч______
dT Т (V0n—’V'oMi) 1
где Vo„ и У0ж"— молярные объемы пара и жидкости.
Относительное изменение объема жидкости при нагревании
где Р [К-1]—;температурный коэффициент объемного расширения.
Относительное изменение объема жидкости при изменении давления
Av ь л
. — = — khp,
где МПа-1] — сжимаемость.
Поверхностное натяжение а [Н/м] численно равно силе, приложенной к единице длины края поверхностной пленки жидкости:
90
os = F//.
При изменении площади пленки на \S совершается работа
Д/4 = a AS,
Добавочное давление, вызванное кривизной поверхности жидкости, определяется формулой Лапласа
Ар =“ {~rT+~rT ) *
где Ri н R2 — радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных сечений поверхности жидкости. Радиус R считается положительным, если центр кривизны находится внутри жидкости (выпуклый мениск), и отрицательным, если центр кривизны находится вне жидкости (вогнутый мениск).
Высота' поднятия жидкости в капиллярной трубке , 2а cos 0
где г — радиус трубки, р — плотность жидкости, 0 — краевой угол. При полном смачивании 0=0, при полном несмачивании 0=я.
Давление насыщенного пара рн над вогнутой поверхностью жидкости меньше, а над выпуклой — больше, чем давление рп над плоской поверхностью. Добавочное давление
Лр«=Рн—Рн=±^^-1
где р — плотность жидкости, рн — плотность насыщенного пара жидкости, R — радиус кривизны поверхности жидкости.
Осмотическое давление р раствора связано с термодинамической температурой Т формулой Вант-Гоффа
P = CRT,
где R — газовая постоянная, С fмоль!м3]=rn/цV — молярная концентрация раствора (количество растворенного вещества в единице объема раствора).
Для растворов недиссоциированных молекул вещества
m _ N .
= VV Na '
где Nд — постоянная Авогадро, N — число молекул растворенного вещества в единице объема раствора. При наличии диссоциации число частиц в единице объема будет больше, что приведет к увеличению осмотического давления.
Давление насыщенного пара над раствором меньше, чем над чистым растворителем. При достаточно малой концентрации раствора относительное уменьшение давления насыщенного пара над раствором определяется законом Рауля '
Ро —Р_ у'
Ро v + v' ’
91
где р0 — давление насыщенного пара над чистым растворителем, р — давление насыщенного пара над раствором, v' — количество растворенного вещества, v — количество жидкости. .Задачи, относящиеся к явлению вязкости жидкостей, помещены в § 4 гл. I.
л
7.1. В табл. VIII дано давление водяного пара, насыщающего пространство при разных температурах. Как составить из этих данных таблицу масс т водяного пара в объеме V—\ м3 воздуха, насыщенного водяным паром при разных температурах? Для примера решить задачу при температуре/=50 °С.
