Сборник задач абитуриенту. ОСНОВЫ МКТ. Пары. Кипение. Тема 13-5

          

ОСНОВЫ МКТ. Пары. Кипение. Тема 13-5

Во всех задачах этого раздела считайте атмосферное давление равным po = 1,013 × 105 Па. Для определения давления насыщенных водяных паров пользуйтесь таблицей.

13.73. В закрытом сосуде находятся воздух и капля воды массы m = 0,5 г. Объем сосуда V = 25 л, давление в нем 1,0 × 104 Па, температура T = 300 К. Каким станет давление p в сосуде, когда капля испарится? Температура остается неизменной.

13.74. В откачанном герметически закрытом сосуде объема V = 10 л находится открытая колбочка, содержащая m = 10 г воды. Сосуд прогревают при температуре t = 100 °С. Какая масса воды Δm испарится?

13.75. В объеме V1 = 20 л содержатся насыщенные пары воды при температуре t = 100 °С. Какую работу A надо совершить, чтобы изотермическим сжатием уменьшить объем паров до V2 = 10 л? Объемом воды, образовавшейся при конденсации, пренебречь.

13.76. Под колоколом насоса находится стакан, содержащий воду массы m = 200 г. Насос откачивает воздух из-под колокола со скоростью u = 50 л/мин. Через сколько времени вся вода испарится, если установившаяся под колоколом температура равна T = 280 K?

13.77. В запаянной трубке объема V = 0,40 л находится водяной пар под давлением p = 8,5 × 103 Па при температуре T = 423 K. Какое количество росы выпадет на стенках трубки при охлаждении ее до температуры T/ = 295 К?

13.78. Сосуд объема V = 20 дм3 разделен тонкой подвижной перегородкой на две части. В левую часть помещена вода ($\nu_1$ = 1 моль), в правую − азот ($\nu_2$ = 0,5 моль). Температура поддерживается равной T = 373 К. Определите объем правой части сосуда V.

13.79. Сосуд объема V = 120 дм3 разделен тонкой подвижной перегородкой на две части. В левую помещена вода (ν1 = 2 моль), в правую азот (ν2 = 1 моль). Температура поддерживается равной T = 373 К. Определите объем правой части сосуда V.

13.80. Под поршнем цилиндра объема V = 10 дм3 находится m = 1,9 г газообразного аммиака. Цилиндр помещен в термостат при температуре t = −57 °С. Какая масса аммиака Δm сконденсируется при сжатии газа поршнем до объема V/2? Давление насыщенного пара аммиака при t = −57 °C составляет p = 26,7 кПа. Молярная масса газообразного аммиака μ = 17 г/моль.

13.81. Под невесомым поршнем в цилиндре находится m = 1,0 кг воды при температуре t1 = 0 °C. В воду опускают кусок железа массы mo = 1,0 кг, нагретый до температуры t2 = 1100 °C. На какую высоту h поднимется поршень? Удельная теплоемкость железа c = 0,5 кДж/(кг$\cdot$К). Площадь поршня S = 1000 см2. Теплоемкостью цилиндра и потерями тепла пренебречь.

13.82. В цилиндре находятся m = 18 г воды при температуре t = 0 °C; поршень сечения S = 100 см2 и массы M = 100 кг отделяет воду от атмосферы. Цилиндр нагревается до температуры t = 200 °C. На какую высоту Δh поднимется поршень?

13.83. В вертикально расположенном цилиндре под невесомым поршнем сечения S = 100 см2 находится m = 18 г насыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают M = 18 г воды при температуре t = 0 °C. На какую высоту Δh опустится поршень?

13.84. В вертикально расположенном цилиндре под поршнем массы M = 10 кг находится некоторое количество воздуха, воды и водяного пара при температуре t = 100 °C. В положении равновесия поршень находится на расстоянии h = 20 см от дна цилиндра. Когда цилиндр расположили горизонтально, поршень занял новое положение равновесия, сместившись на Δh = 3,0 см от первоначального положения. Какая масса воды Δm была на дне сосуда? Площадь поршня S = 400 см2.

13.85. В откачанный сосуд объема V = 1,0 дм3 ввели водород до давления p2 = 266 гПа при температуре t = 20 °C. В другой такой же сосуд ввели кислород до давления p2 = 133 гПа при той же температуре. Оба сосуда соединили, и, после завершения переходных процессов, гремучую смесь подожгли электрическим разрядом. Определите массу Δm воды, сконденсировавшейся на стенках сосуда после его охлаждения до первоначальной температуры.

13.86. Запаянный сосуд заполнен смесью водорода и кислорода при температуре T1 = 300 K и давлении po = 1,0 × 105 Па. Парциальные давления компонентов смеси одинаковы. В сосуде происходит взрыв. Определите давление p внутри сосуда после того, как температура продуктов реакции станет равной T2 = 373 К.

13.87. Запаянный сосуд заполнен смесью водорода и кислорода при температуре T1 = 300 К и давлении po = 1,0 МПа. Парциальные давления компонентов смеси одинаковы. В сосуде происходит взрыв. Определите давление p внутри сосуда после того, как температура продуктов реакции станет равной T2 = 373 К.