Как можно определить массу водяного пара, содержащегося в воздухе при температуре 3°C и относительной влажности 50% в сосуде объемом 5 м3? Прошу подробное решение.

Физика 8 класс Влажность воздуха масса водяного пара воздух температура 3°C относительная влажность 50% объем 5 м3 физика 8 класс расчет массы водяной пар влажность воздуха Новый

Для определения массы водяного пара, содержащегося в воздухе, нам нужно воспользоваться формулой, которая учитывает относительную влажность и температуру. Давайте разберем шаги решения по порядку.

1. Определим максимальное давление насыщенного водяного пара при температуре 3°C.

   Для этого можно воспользоваться таблицами или формулами, которые дают значения давления насыщенного водяного пара. При температуре 3°C давление насыщенного водяного пара составляет примерно 0.0046 МПа (или 4.6 кПа).

2. Вычислим фактическое давление водяного пара в воздухе.

   Фактическое давление можно найти, используя относительную влажность. Относительная влажность показывает, какую долю от максимального давления насыщенного водяного пара составляет фактическое давление. Формула выглядит следующим образом:

   P = P_нас * (φ / 100)

   где P - фактическое давление водяного пара, P_нас - давление насыщенного водяного пара, φ - относительная влажность в процентах.

   Подставим значения:

   P = 4.6 кПа * (50 / 100) = 2.3 кПа.

3. Переведем давление в паскали.

   Так как 1 кПа = 1000 Па, то:

   P = 2.3 кПа = 2300 Па.

4. Используем уравнение состояния идеального газа для определения массы водяного пара.

   Уравнение состояния имеет вид:

   PV = nRT

   где P - давление, V - объем, n - количество вещества в молях, R - универсальная газовая постоянная (для водяного пара R = 461.5 Дж/(кг·К)), T - температура в кельвинах.

   Сначала переведем температуру из Цельсия в Кельвины:

   T = 3 + 273.15 = 276.15 K.

   Теперь подставим известные значения в уравнение:

   2300 * 5 = n * 461.5 * 276.15.

5. Решим уравнение для нахождения n (количество вещества в молях).

   n = (2300 * 5) / (461.5 * 276.15).

   Теперь вычислим:

   n ≈ 0.086 моль.

6. Переведем количество вещества в массу.

   Для этого используем молярную массу водяного пара, которая равна примерно 18 г/моль (или 0.018 кг/моль).

   m = n * M, где m - масса, n - количество вещества, M - молярная масса.

   m = 0.086 моль * 0.018 кг/моль ≈ 0.001548 кг.

Таким образом, масса водяного пара, содержащегося в воздухе при температуре 3°C и относительной влажности 50% в сосуде объемом 5 м³, составляет примерно 0.001548 кг, или 1.548 г.