Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#98401

Тонкая пробирка частично заполнена водой и расположена вертикально, открытым концом в атмосферу. Вследствие диффузии в пробирке устанавливается линейное изменение концентрации пара с высотой: вблизи поверхности воды пар оказывается насыщенным, а у верхнего открытого конца пробирки его концентрация составляет 60%  от концентрации насыщенного пара. Пробирку сверху закрывают крышкой и охлаждают на ΔT = 2 К  . На сколько изменится по сравнению с первоначальным давление влажного воздуха внутри пробирки после установления равновесия? Атмосферное давление p0 = 755 мм рт. ст.  , начальная температура       ∘
t0 = 29C  , давление насыщенного пара при этой температуре pн = 30 мм рт. ст.  Известно, что малые относительные изменения давления насыщенного пара Δp ∕p  связаны с малыми относительными изменениями его температуры ΔT ∕T  формулой Δp∕p= 18ΔT ∕T  . Изменением объёма жидкости в пробирке во время опыта пренебречь.
(МФТИ, 2003)

Источники: МФТИ, 2003

Показать ответ и решение

Когда пробирка открыта общее давление сухого возудах и пара на любой высоте равно атмосферному. Давление пара изменяется с высотой по линейному закону, значит чтобы общее давление на любой высоте было равно атмосферному давление сухового воздуха также должно изменяться по линейному закону с высотой. Тогда давление сухого воздуха у поверхности воды p0 − pн  , а у открытого конца p0 − pн-
    3  . Значит среднее по высоте давление сухого воздуха:

pср = p0− 2pн
         3

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для сухого воздуха:

       m-
pсрV = μRT,

где V  – объем влажного воздуха в пробирке, μ  - молярная масса сухого воздуха.
Когда пробирку закрывают, пар во всем объема остается насыщенным, а сухой воздух равномерно распределяется по высоте, но его суммарная масса остается постоянной. После нагревания пар остается насыщенным и его масса также не меняется, т.к. испарением жидкости мы пренебрегаем. Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для сухого воздуха после нагревания:

 ′     m
pсрV = μ-R(T + ΔT )

Давление насыщенного пара после нагревания:

p′н = pн +Δp н

Тогда давление влажного воздуха после нагревания:

    ′    ′  mR
p= pср+ pн = μV-(T + ΔT )+ pн+ Δpн

Объединяя с полученными ранее выражениями и связью малых относительных изменений, получим:

    p                 ΔT         2    (    2  ) ΔT         ΔT         1      ΔT    52   ΔT
p = Tср(T +ΔT )+ pн+ 18-T-pн = p0− 3pн+ p0− 3 pн  -T-+ pн+ 18-T-pн = p0+ 3pн +p0-T + 3-pн T--

Отсюда изменение давления влажного воздуха в пробирке:

       1      ΔT   52  ΔT
p− p0 = 3pн+ p0-T-+-3 pн-T ≈ 13 мм.рт.ст.
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!