Водяной пар

После уменьшения объема в 2 раза относительная влажность воздуха увеличилась до 100 процентов, пар стал насыщенным, после чего водяные пары начинали конденсироваться на стенках. При дальнейшем уменьшении объема давление и плотность водяных паров оставались постоянными. В конечном состоянии объем вдвое меньше объема, когда пар стал насыщенным, значит, сконденсировалась половина пара.

Верны второе и пятое утверждения.

1. Неверно. Давление насыщенных паров воды при $100^\circ$ C равно нормальному атмосферному давлению $=10^5$ Па. Найдём парциальное давление водяных паров:

$$\varphi=\frac{p_{\text{пар}}}{p_{\text{нас}}}\cdot 100,\ \text{откуда}\ p_{\text{пар}}=\frac{\varphi\cdot p_{\text{нас}}}{100}=\frac{60\cdot 10^5}{100}=0{,}6\cdot 10^5\ \text{Па}.$$

Найдём также парциальное давление воздуха: $$p=p_{\text{воздух}}+p_{\text{пар}}\ (\text{закон Дальтона}),$$ откуда $$p_{\text{воздух}}=1{,}5\cdot 10^5-0{,}6\cdot 10^5=0{,}9\cdot 10^5\ \text{Па}.$$ То есть парциальное давление воздуха больше парциального давления водяных паров.

1. Верно, см. пункт 1.

2. Неверно. Из уравнения Менделеева — Клапейрона можно выразить массы воздуха и водяных паров:

$$m_{\text{воз}}= \frac{p_{\text{воз}} V m_{\text{воз}}}{RT}=\frac{0{,}9\cdot 10^5\cdot 5\cdot 10^{-3}\cdot 29}{8{,}31\cdot 373}\approx 4{,}2\ \text{г},$$

$$m_{\text{пар}}= \frac{p_{\text{пар}} V m_{\text{пар}}}{RT}=\frac{0{,}6\cdot 10^5\cdot 5\cdot 10^{-3}\cdot 18}{8{,}31\cdot 373}\approx 1{,}7\ \text{г}.$$

1. Верно, см. пункт 3.

2. Неверно. Из закона Бойля — Мариотта $pV=\text{const}$ при $T=\text{const}$, то есть если объем увеличивается, то давление должно уменьшаться, а значит, и относительная влажность воздуха будет уменьшаться.

1. Верно. Давление насыщенных паров воды при $100^\circ$ C равно нормальному атмосферному давлению $=10^5$ Па. Найдем парциальное давление водяных паров:

$$\varphi=\frac{p_{\text{пар}}}{p_{\text{нас}}}\cdot 100,\ \text{откуда}\ p_{\text{пар}}=\frac{\varphi}{100}\cdot p_{\text{нас}}=\frac{60\cdot 10^5}{100}=0{,}6\cdot 10^5\ \text{Па}.$$

Найдём также парциальное давление воздуха:

$$p=p_{\text{воздух}}+p_{\text{пар}}\ (\text{закон Дальтона}),$$ откуда $$p_{\text{воздух}}=1{,}1\cdot 10^5-0{,}6\cdot 10^5=0{,}5\cdot 10^5\ \text{Па}.$$

То есть парциальное давление воздуха меньше парциального давления водяных паров.

1. Неверно, см. расчеты пункта 1.

2. Верно. Из уравнения Менделеева-Клапейрона можно выразить массы воздуха и водяных паров:

$$m_{\text{воз}}=\frac{p_{\text{воз}}V_{\text{воз}}m_{\text{воз}}}{RT}=\frac{0{,}5\cdot 10^5\cdot 5\cdot 10^{-3}\cdot 29}{8{,}31\cdot 373}\approx 2{,}3\ \text{г},$$

$$m_{\text{пар}}=\frac{p_{\text{пар}}V_{\text{пар}}m_{\text{пар}}}{RT}=\frac{0{,}6\cdot 10^5\cdot 5\cdot 10^{-3}\cdot 18}{8{,}31\cdot 373}\approx 1{,}7\ \text{г}.$$

1. Неверно, см. пункт 3.

2. Из закона Бойля-Мариотта $pV=\text{const}$ при $T=\text{const}$, то есть если объем увеличивается, то давление должно уменьшаться, а значит и относительная влажность воздуха будет уменьшаться.

Испарение будет происходить до тех пор, пока пар не станет насыщенным. Количество испарившейся воды зависит от ее первоначальной массы. Поэтому нельзя сказать однозначно, вся ли вода испарится. Отсюда:

1.  Неверно.

2.  Неверно.

3.  Верно.

При установившейся температуре средняя кинетическая энергия теплового движения молекул прямо пропорциональна температуре $E_k=\frac{3}{2}kT.$

1.   Неверно.

5.  Верно.

При испарении воды ее внутренняя энергия уменьшается. Поэтому

1.  Неверно.

1. Верно.

3.  Неверно.

При установившейся температуре средняя кинетическая энергия молекул прямо пропорциональна температуре. По формуле $E_k=\frac{3}{2}kT.$ она не зависит от молярной массы вещества. Отсюда:

4.  Неверно.

1. Верно.