Реальные газы. Насыщенный пар. Конденсация и испарение.

1. Почему дождь охлаждает воздух?

2. Какое значение для терморегуляции организма имеет выделение пота?

3. Парообразование при кипении происходит при постоянной температуре, а парообразование при испарении – с понижением температуры. Чем обусловлено такое различие?

4. В сосуд, содержащий m_в = 1б5 кг воды при t_в = 15°С, впускают m_п = 200 г водяного пара при t_п = 100°С. Какая общая температура установится после конденсации пара? Удельная теплоемкость воды с_в = 4,2 кДж /кг · К, удельная теплота парообразования r = 2,3 МДж/кг.

5. В сосуд, содержащий V = 2,8 л воды при t_в = 20°С, бросают кусок стали массой m_с = 3 кг, нагретый до t_с = 460°С. Вода нагревается до t = 60°С, а часть ее обращается в пар. Найти массу воды m_в , обратившейся в пар. Теплоемкостью сосуда пренебречь. Удельная теплоемкость стали с_с = 0,46 кДж /кг · К.

6. Через воду, имеющую температуру t_в = 10°С, пропускают водяной пар при t_п = 100°С. Сколько процентов составит масса воды, образовавшейся из пара, от массы всей воды m в сосуде в момент, когда ее температура t = 80°С?

7. В кастрюлю налили холодной воды (температура t_в = 10°С) и поставили на плиту. Через время τ₁ = 10 мин. вода закипела. Через какое время τ она полностью испарится?

8. Под невесомым поршнем в цилиндре находится m = 1 кг воды при температуре t₁ = 0°С. В воду опускают кусок железа массой m_о = 1 кг, нагретый до температуры t₂ = 1100°С. На какую высоту h поднимется поршень? Атмосферное давление р_о = 1 атм, удельная теплоемкость железа с_с = 0,46 Дж /г · К, площадь поршня S = 1000 см². Теплоотдачей и теплоемкостью цилиндра пренебречь.

9. В объеме V₁ = 20 л содержатся насыщенные пары воды при температуре t = 100°С. Какую работу А надо совершить, чтобы изотермическим сжатием уменьшить объем паров до V₂ = 10 л? Объемом воды, образовавшейся при конденсации, пренебречь.

10. Найти, какая часть Δ затраченной на парообразование энергии идет на совершение внешней работы, если принять теплоту парообразования воды при t = 100°С равной q = 2258 · 10³ Дж/кг и удельный объем пара υ = 1,65 м³/кг.

11. В откачанном, герметически закрытом сосуде объема V = 10 дм³ находится открытая колбочка, содержащая m = 10 г воды. Сосуд прогревают при температуре t = 100°С. Какая масса воды испарится?

12. Сосуд объема V = 20 дм³ разделен тонкой подвижной пере­го­род­кой на две части. В левую часть помещена вода (ν_в = 1 моль), в правую – азот (ν_а = 0,5 моль). Температура поддерживается равной t = 100°С. Определить объем V_п правой части сосуда.

13. Сосуд объема V = 120 дм³ разделен тонкой подвижной пере­го­род­кой на две части. В левую часть помещена вода (ν_в = 2 моль), в правую – азот (ν_а = 1 моль). Температура поддерживается равной t = 100°С. Определить объем V_п правой части сосуда.

14. В вертикально расположенном цилиндре под поршнем массы М = 10 кг находится некоторое количество воздуха, воды и водяного пара при температуре t = 100°С. В положении равновесия поршень отстоит от дна цилиндра на расстояние h = 20 см. Когда цилиндр расположили гори­зонтально, поршень занял новое положение равновесия, пере­мес­тив­шись на расстояние Δh = 3 см от первоначального положения. Какая масса воды была на дне сосуда? Площадь поршня S = 400 см². Ат­мос­ферное давление р_о = 10⁵ Па.

15. Температура воздуха t₁ = 20°С, точка росы t₂ = 8°С. Найти аб­со­лют­ную и относительную влажность воздуха ρ и f, если упругость на­сы­щенных паров при t₁: р₁ = 17,54 мм рт. ст., а при t₂: р₂ = 8,05 мм рт. ст.

16. В сосуд объема V = 10 дм³, наполненный сухим воздухом при давлении р_о = 10⁵ Па и температуре t_о = 0°С вводят m = 3 г воды. Сосуд нагревают до температуры t = 100°С. Каково давление р влажного воздуха в сосуде при этой температуре?

17. В помещении объемом V = 25 м³ при температуре t = 20°С от­но­си­тельная влажность воздуха f = 60%. Определить давление насы­щен­ных паров р при этой температуре, если известно, что полная масса воды, испаренная в помещении, равна m = 250 г. Молярная масса воды μ = 18 кг/кмоль.

18. При понижении температуры воздуха от t₁ = 25°С до t₂ = 11°С из воздуха объемом V = 1 м³ выделилось m = 8,4 г воды. Какова была относительная влажность воздуха f ? Давление насыщенных паров р₁ = 25 мм рт ст., р₂ = 10 мм рт. ст.

19. Относительная влажность воздуха f₁ = 0,8 при температуре t₁ = 31°С. Какова относительная влажность f₂, если этот воздух нагреть при постоянном объеме до t₂ = 50°С? При t₁ давление насыщенных паров воды р₁ = 31,8 мм рт. ст., при t₂ - р₂ = 92,5 мм рт. ст.

20. В помещение нужно подать V = 20000 м³ воздуха при температуре t₁ = 18°С и влажности f₁ = 50%, забирая его с улицы при t₂ = 10°С и относительной влажности f₂ = 60%. Какую массу m воды нужно дополнительно испарить в подаваемый воздух? Плотности насыщающих водяных паров ρ₁ = 15,4 · 10^–3 кг/м³ при t₁ = 18°С ; ρ₂ = 9,4 · 10^–3 кг/м³ при t₂ = 10°С.

21. Смешали V₁ = 1 м³ воздуха с относительной влажностью f₁ = 20% и V₂ = 2 м³ воздуха с относительной влажностью f₂ = 30%. При этом обе порции были взяты при одинаковых температурах. Смесь занимает объем М = 3 м³. Определите ее относительную влажность f.

22. В цилиндре объема V₁ = 10 дм³ под поршнем находится влажный воздух при температуре t = 20°С и давлении р₁ = 13,3 кПа. Относительная влажность воздуха f = 70%. Каково будет давление р₂ в цилиндре, если объем при той же температуре уменьшить в n = 10 раз? Давление насыщенного пара воды при температуре t = 20°С - р = 2,4 кПа.

23. В сосуд объема V = 10 дм³ находятся воздух и m = 3,5 г воды. При температуре t_о = 7°С, когда давление насыщенного пара пре­не­бре­жи­мо мало, давление в сосуде равно атмосферному (р_о = 10⁵ Па). Сосуд закрыт клапаном площади S = 1 мм², который удерживается пружиной с силой F = 0,1 Н. Сосуд медленно нагревают. При какой температуре Т откроется клапан, если известно, что к моменту открытия клапана вся воды превратится в пар?

Задание 13