В цилиндре с поршнем находится водяной пар с относительной влажностью 40%. Если поршень поднять, увеличив объём пара в 2 раза, как изменится относительная влажность, если температура останется постоянной? Пожалуйста, объясните свой ответ.

Физика 10 класс Термодинамика газов водяной пар относительная влажность цилиндр с поршнем увеличение объема температура постоянна физика изменение влажности Новый

Для решения данной задачи нам нужно понять, как изменяется относительная влажность водяного пара при изменении объема, если температура остается постоянной.

Шаг 1: Определение исходных данных

• Относительная влажность (φ) = 40%
• Объем пара увеличивается в 2 раза.
• Температура остается постоянной.

Шаг 2: Понимание относительной влажности

Относительная влажность - это отношение текущего давления водяного пара к давлению насыщения при данной температуре. Она показывает, насколько воздух (или в нашем случае - пар) близок к состоянию насыщения.

Шаг 3: Изменение объема

Когда мы увеличиваем объем водяного пара в 2 раза, при условии, что температура остается постоянной, давление водяного пара будет уменьшаться. Это связано с законом Бойля, который утверждает, что при постоянной температуре произведение давления и объема остается постоянным.

Шаг 4: Как это влияет на относительную влажность

При уменьшении давления водяного пара, его способность удерживать влагу (давление насыщения) не изменится, так как температура не меняется. Однако, поскольку давление водяного пара уменьшилось, относительная влажность увеличится. Мы можем рассмотреть это следующим образом:

• Исходное давление водяного пара: P1
• Давление насыщения при данной температуре: Pнас
• Исходная относительная влажность: φ = P1 / Pнас = 0.4
• После увеличения объема давление водяного пара станет P2 = P1 / 2
• Относительная влажность после изменения объема: φ' = P2 / Pнас = (P1 / 2) / Pнас = 0.2

Шаг 5: Заключение

Таким образом, когда объем водяного пара увеличивается в 2 раза при постоянной температуре, относительная влажность уменьшится до 20%. Это происходит потому, что давление водяного пара уменьшается, а давление насыщения остается неизменным.