Ответы к упражнению 5: Взаимные превращения жидкостей и газов

3. Охлаждение нижнего шара вызывает в нем усиленную конденсацию паров. Это в свою очередь вызывает быстрое испарение воды в верхнем шаре. При этом в верхнем шаре температура воды падает настолько сильно, что она замерзает.

4. По условию задачи относительная влажность и на улице, и в комнате близка к 100%. Однако давление насыщенных паров воды на улице гораздо меньше, чем в комнате, так как температура воздуха в комнате выше, а для выравнивания давлений за счет проникновения паров сквозь щели наружу требуется значительное время. Поэтому при открывании форточки пары начнут интенсивно проникать из комнаты наружу, и белье высохнет быстрее.

5. В левом шаре над спиртом находится его насыщенный пар. Рука нагревает этот пар, вследствие чего давление этого пара над спиртом в левом шаре становится больше давления пара в правом шаре. Под действием разности давлений спирт перегоняется в правый шар. Нагретый ладонью пар «прорывается» сквозь спирт, вызывая «кипение».

6. Можно, если состояние газа будет изменяться так, как показано на рисунке 6.

7. 1) Уровни воды сравняются, как в сообщающихся сосудах. Водяные пары в левом сосуде будут частично конденсироваться, а в правом сосуде часть воды испарится.

2) Уровни сравняются в результате перетекания паров из одного сосуда в другой. При данной температуре давление насыщенных паров одинаково в обоих сосудах у поверхности жидкости и убывает одинаковым образом с высотой. Поэтому давление паров на одном и том же уровне не одинаково, что и приводит к перетеканию пара и последующей конденсации его в сосуде с низким уровнем воды.

8. Нагревание при постоянном объеме V₀ приводит к тому, что жидкость расширится и заполнит весь сосуд (это состояние изображается точкой пересечения изохоры со штриховой линией). При дальнейшем нагревании в сосуде будет только жидкость, которая плавно переходит в газ при температуре, большей критической.

Нагревание при критическом объеме V_K описано в § 6.4.

Нагревание при постоянном объеме V₁ приводит к испарению жидкости и постепенному понижению ее уровня. При давлении, соответствующем точке пересечения изохоры и штриховой линии на диаграмме, жидкость исчезнет, останется только пар, давление которого при дальнейшем нагревании будет расти согласно закону Шарля.

9. В глубокой шахте температура воды выше, а удельная теплота парообразования меньше.

10. Сам водяной пар невидим. Мы можем наблюдать только облако мельчайших капель, возникающих после конденсации. При выключении газа исчезают струи нагретого воздуха, ранее обтекавшие чайник. При этом выходящий из чайника водяной пар охлаждается и конденсируется.

13. 319 К.

14. 0,8 кг.

17. 916 кг.

18. 68%.