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 .

Рисунок к задаче

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 .

Войдите, чтобы проверять ответы

Ответ. А) ; Б) , .

1

Верные ответы на вопросы задачи оцениваются полным баллом при любом способе решения, даже если отсутствуют пояснения, комментирующие эти ответы.

9
2

Верный ответ на вопрос части А даёт оценку балла.

4
3

Верные ответы на вопросы части Б оцениваются из расчёта балла за каждый из ответов.

5
4

Верными считаются ответы, попадающие в диапазоны, указанные в ответе.

9
5

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.

5.5
6

Верно найдена масса воды в газообразном состоянии в начальный момент.

1
7

Верно найдена масса сухого воздуха в начальный момент.

1
8

В части А указывается, что при температуре пар будет находиться в состоянии насыщения.

0.5
9

В части Б указывается, что при температуре пар будет находиться в состоянии насыщения.

0.5
Максимум: 9

Похожие задачи

Барометр Ломоносова

Для измерения небольших изменений ускорения свободного падения δ g (обусловленных, например, изменением высоты над уровнем моря или притяжением Луны) Михаил Васильевич Ломоносов предложил создать прибор (универсальный барометр), конструкцию которого описал так: «Возьмём стеклянный шар AB с толстыми
Сложная
Молекулярная физика и термодинамика

Термодинамический цикл

Состояние одного моля идеального двухатомного газа изменяется в цикле, состоящем из процессов с постоянной теплоёмкостью. На рисунке, представленном ниже, изображён график зависимости работы, совершаемой газом, от количества теплоты, полученного или отданного им при достижении текущего состояния
Сложная
Молекулярная физика и термодинамика

Расчёт цикла

С одним молем идеального газа, молярная теплоёмкость которого при постоянном объёме cV равна 2R, где R - универсальная газовая постоянная, проводится циклический процесс 1231, график которого в логарифмических координатах x=lndfrac{V}{V0}, y=lndfrac{p}{p0}, где p
Сложная
Молекулярная физика и термодинамика

Сжатие, расширение

В вертикальном цилиндре, закрытом поршнем, находится некоторое количество идеального газа, молярная теплоёмкость которого при постоянном объёме cV в условиях этой задачи равна dfrac{5R}{2}. Конструктивные особенности цилиндра таковы, что поршень может удерживаться неподвижно специальными
Сложная
Молекулярная физика и термодинамика