В закрытом сосуде объёмом 10 л содержится насыщенный водяной пар при температуре 80 °С. Содержимое сосуда охлаждают на 70 °С.
а) Чему равно начальное давление пара?
б) Чему равна начальная масса пара?
в) Чему равно конечное давление пара в сосуде?
г) Чему равна конечная масса пара?
д) Чему равна масса воды в сосуде в конечном состоянии?
от

1 Ответ

дано:
- объем сосуда V = 10 л = 0.01 м³
- начальная температура T_initial = 80 °C = 353 K
- охлаждение ΔT = -70 °C
- конечная температура T_final = 80 °C - 70 °C = 10 °C = 283 K

начальные данные для насыщенного водяного пара:
- давление насыщенного водяного пара при 80 °C P_initial ≈ 47.4 кПа = 47400 Па (из таблицы)
- давление насыщенного водяного пара при 10 °C P_final ≈ 12.3 кПа = 12300 Па (из таблицы)

а) найти:
Начальное давление пара P_initial.

решение:
P_initial = 47400 Па.

ответ:
Начальное давление пара равно 47400 Па.

б) найти:
Начальная масса пара m_initial.

решение:
Используем уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT,

где n = m/M, M - молярная масса водяного пара (M ≈ 0.018 kg/mol).

Преобразуем формулу:
m_initial = PV / (RT).

Подставляем значения:
m_initial = (47400 Па * 0.01 м³) / (8.314 Дж/(моль·К) * 353 K).

Вычислим:
m_initial = (474) / (2932.842) ≈ 0.1615 кг.

ответ:
Начальная масса пара равна приблизительно 0.1615 кг.

в) найти:
Конечное давление пара P_final.

решение:
P_final = 12300 Па (при температуре 10 °C).

ответ:
Конечное давление пара в сосуде равно 12300 Па.

г) найти:
Конечная масса пара m_final.

решение:
Используем то же самое уравнение состояния идеального газа:
m_final = P_final * V / (R * T_final).

Подставляем значения:
m_final = (12300 Па * 0.01 м³) / (8.314 Дж/(моль·К) * 283 K).

Вычислим:
m_final = (123) / (2357.282) ≈ 0.0522 кг.

ответ:
Конечная масса пара равна приблизительно 0.0522 кг.

д) найти:
Масса воды в сосуде в конечном состоянии m_water.

решение:
Определяем массу конденсировавшейся воды:
m_condensed = m_initial - m_final.

Подставляем значения:
m_condensed = 0.1615 кг - 0.0522 кг = 0.1093 кг.

ответ:
Масса воды в сосуде в конечном состоянии равна приблизительно 0.1093 кг.
от