Цилиндр под поршнем заполнен насыщенным водяным паром при температуре 100 °С. Начальный объём под поршнем равен 1,2 л. а) Чему равно давление пара? б) Чему равна масса пара? в) Чему будет равно давление пара, если его объём увеличить в 3 раза при той же температуре?
от

1 Ответ

Дано:
Температура (T) = 100 °C = 373 K
Начальный объём (V₁) = 1,2 л = 0,0012 м³

а) Найти: Давление пара (P)

б) Найти: Масса пара

в) Найти: Давление пара при увеличении объёма в 3 раза при той же температуре.

Решение:

а) Расчет давления пара (P):
Используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объём, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Пересчитаем начальный объём под поршнем в м³:
V₁ = 0,0012 м³

Учитывая, что водяной пар является идеальным газом, можно использовать уравнение состояния идеального газа для нахождения давления:

PV = nRT

где n - количество вещества. Для водяного пара количество вещества можно выразить через массу m:

n = m / M

где M - молярная масса воды (18 г/моль).

Таким образом:

P = (mRT) / (VM)

где m - масса пара, V - объём, M - молярная масса воды, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Выразим массу пара m:

m = PVМ / RT

Подставим значения:

m = P * V * M / R * T
m = P * 0,0012 * 18 / (8,31 * 373)

б) Расчет массы пара:
m = P * 0,0012 * 18 / (8,31 * 373)

в) Расчет изменения давления при увеличении объёма в 3 раза:
Если объём увеличивается в 3 раза, то новый объём будет V₂ = 3 * V₁ = 3 * 0,0012 м³.
Используем уравнение состояния идеального газа для нахождения нового давления:

P₂ = (mRT) / (V₂M)

Подставим известные значения и найдем новое давление.

Ответ:
а) Давление пара: P = P
б) Масса пара: m = P * 0,0012 * 18 / (8,31 * 373)
в) Давление пара при увеличении объёма в 3 раза: P₂ = (mRT) / (V₂M)
от