Тема . №24 МКТ. Термодинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.03 Влажность. Водяной пар

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №24 мкт. термодинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#126703

В гладком вертикальном цилиндре под невесомым поршнем при температуре       ∘
t= 100 находится воздух с относительной влажностью 20%. На поршень медленно насыпают песок. Чему равна масса песка, насыпанного на поршень, когда объем цилиндра под поршнем уменьшился в 6 раз, а на стенках цилиндра выступила роса массой m =0,2  г? Температура постоянна. Атмосферное давление нормальное. Высота поршня над дном сосуде в начале процесса равна H = 2  м.

Источники: ЕГЭ 2024, основная волна

Показать ответ и решение

Изначально давление в сосуде было равно атмосферному. Оно создавалось воздухом и паром: их парциальные давления складывались и в сумме были равны атмосферному.

p1 = p0 = pпар+ pвозд

Найдем давление водяного пара при относительной влажности в 20% пар создавал давление 0,2p0  :

φ = pпар-
     p0

ppara = φ⋅p0 = 0,2p0

Тогда, получается, давление воздуха в сосуде в самом начале было равно

pвозд = p0− pпар = p0− 0,2p0 = 0,8p0

Теперь рассмотрим наш сосуд в конце процесса. Сверху давит песок и атмосфера.

p2 = p0+ Mg
         S

M  - масса песка.

Внутри – насыщенный пар (выпала роса) и сжатый воздух. Тогда пар будет создавать давление, равное атмосферному, а воздух согласно закону Бойля-Мариотта (температура не менялась) будет иметь давление

pвозд⋅V =p′воздV-
             6

p′  = 6pвозд = 6⋅0,8p0 = 4,8p0
 возд

Таким образом,

        mg
p2 = p0+-S- =p0+ 4,8p0

Или

Mg- = 4,8p0
 S

Дело за малым – найти площадь поршня. У нас еще есть сведения, что выпало 0,2 г росы. То есть вначале процесса для пара можно было записать

pпарV = m1RT
        μ

А в конце

 ′   V   m2
pпар⋅ 6-= μ-RT

Здесь p′пар = p0  , μ  - молярная масса воды, m1  - масса пара вначале процесса, m2  - масса пара после выпадения росы.

Тогда

               pпарVμ   p′пар ⋅ V-μ p0μ  (      V )   p0μV   p0μSH
Δm  =m1 − m2 = -RT---− ---RT6--= RT- ⋅ 0,2V − -6  = 30RT-= -30RT--

Теперь выразим площадь поршня:

    30RTΔm--
S =  p0μH

Рассчитываем массу песка:

M = 4,8p0S-= 4,8p0⋅ 30RT-Δm-= 30RT-Δm-⋅4,8-
      g       g     p0μH        gμH

                    − 4
M  = 30⋅8,31-⋅373-⋅2-⋅10--⋅4,8-= 247,9 кг
           10⋅0,018⋅2
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!