В сосуде
В невесомости в высоком цилиндрическом сосуде с площадью основания находится вода массой в жидком состоянии и влажный воздух, давление которого в любой точке сосуда равно внешнему давлению , а температура равна температуре воды и равна . Сосуд открыт сверху, поэтому относительная влажность воздуха в сосуде вследствие диффузии меняется линейно в зависимости от расстояния до его дна, покрытого водой. Можно считать, что вблизи дна влажность равна , а на расстоянии от дна она уменьшается до . График зависимости плотности насыщенных паров воды от температуры показан на приведённом ниже рисунке. Молярные массы сухого воздуха и воды равны и соответственно. Универсальная газовая постоянная равна .

А) Пусть в начальный момент масса воды в жидком состоянии равна . Сосуд герметизируют, устанавливая специальную тонкую жёсткую задвижку на высоте . После этого температуру в сосуде медленно увеличивают до . Найдите давление в сосуде в конечном состоянии.
Б) В этом случае начальная масса жидкости в сосуде равна . На расстоянии от дна сосуда устанавливают поршень, который может скользить без трения вдоль оси сосуда. После этого температуру в сосуде начинают медленно уменьшать. Найдите расстояние от дна сосуда до поршня при температуре и .
Ответ. А) ; Б) , .
Верные ответы на вопросы задачи оцениваются полным баллом при любом способе решения, даже если отсутствуют пояснения, комментирующие эти ответы.
Верный ответ на вопрос части А даёт оценку балла.
Верные ответы на вопросы части Б оцениваются из расчёта балла за каждый из ответов.
Верными считаются ответы, попадающие в диапазоны, указанные в ответе.
Если верные ответы не получены только вследствие вычислительных ошибок, которые не приводят к неверному представлению о физическом характере рассматриваемых процессов, то такие ответы оцениваются из расчёта балла за первый вопрос и балла за второй.
Верно найдена масса воды в газообразном состоянии в начальный момент.
Верно найдена масса сухого воздуха в начальный момент.
В части А указывается, что при температуре пар будет находиться в состоянии насыщения.
В части Б указывается, что при температуре пар будет находиться в состоянии насыщения.