Вопрос: В закрытом сосуде находится вода при температуре 20 °С. Какое количество воды испарится, если открыть кран, который соединяет этот сосуд с пустым баллоном объемом 50 л?

Дано:

• Температура воды: 20 °С
• Объем баллона: 50 л

Нужно найти: количество испарившейся воды.

Физика 11 класс Испарение и конденсация вода температура 20 °С испарение воды закрытый сосуд объем 50 л количество испарившейся воды Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Бойля-Мариотта и понятие о равновесии паров над жидкостью. Рассмотрим шаги, которые помогут нам найти количество испарившейся воды.

Шаг 1: Определение давления паров воды

При температуре 20 °С давление насыщенного водяного пара можно найти в таблицах. Для воды при 20 °С оно составляет примерно 2,34 кПа.

Шаг 2: Определение объема, который будет занимать пар

Когда кран открыт, пар будет заполнять объем, который составляет 50 л (объем баллона). Поскольку сосуд закрыт, пар будет стремиться занять весь доступный объем.

Шаг 3: Использование закона Бойля-Мариотта

Закон Бойля-Мариотта гласит, что при постоянной температуре произведение давления и объема остается постоянным. Мы можем использовать это, чтобы определить, сколько воды испарится.

Шаг 4: Расчет количества пара в новом объеме

Мы знаем, что при давлении 2,34 кПа и объеме 50 л (0,05 м³) мы можем рассчитать массу водяного пара, которая будет находиться в этом объеме. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:

• PV = nRT, где:
• P - давление (в Па),
• V - объем (в м³),
• n - количество вещества (в молях),
• R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К)),
• T - температура (в К).

Переведем давление в Па: 2,34 кПа = 2340 Па.

Температура в К: 20 °С = 293 К.

Теперь подставим значения в уравнение:

2340 * 0,05 = n * 8,31 * 293.

Решив это уравнение, мы найдем количество молей водяного пара.

Шаг 5: Перевод молей в массу

Зная количество молей, мы можем перевести это значение в массу, используя молярную массу воды (примерно 18 г/моль).

Шаг 6: Определение испарившейся воды

Количество испарившейся воды будет равно массе воды, которая превратилась в пар, чтобы заполнить объем баллона до давления насыщенного пара.

Итак, в результате этих шагов мы можем найти, сколько воды испарится.