Сборник задач. Углубленный уровень. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. 8. Насыщенный пар Испарение и кристаллизация жидкости

          

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. 8. Насыщенный пар Испарение и кристаллизация жидкости

5.8.1. а) Почему в теплом помещении запотевает только холодное стекло?
б) Почему зимой стекла окон всегда покрываются ледяными узорами со стороны теплой комнаты, а не с улицы?
5.8.2. Определить разницу в энергии жидкого и газового состояния (насыщенные пары можно считать идеальным газом), если для испарения жидкости объема Vж плотности $\rho$ и молекулярным весом М требуется количество тепла Q. Давление насыщенных паров жидкости Рп, температура Т.
5.8.3. а) В цилиндрическом сосуде под поршнем находится насыщенный пар при температуре Т. Определить, сколько молей пара конденсировалось, если при вдвигании поршня совершена работа А.
б) В цилиндрическом сосуде под поршнем находится насыщенный пар при температуре Т. При изотермическом сдвигании поршня было отведено количество тепла Q. Определить, какая при этом была совершена работа. Молекулярный вес пара $\mu$, теплота парообразования $\lambda$.
5.8.4. Нарисуйте PV-диаграмму пар-жидкость для одного моля воды при 100 °С. Какую максимальную работу можно совершить, испаряя 1 моль при 100 °С?
5.8.5. а) 300 г жидкого азота испарилось из сосуда Дьюара за двое суток. Молярная теплота парообразования молекулярного азота 5,53 кДж/моль. Определите, мощность теплового потока, проникающего через стенки сосуда и испаряющего азот.
б) В вертикальном теплоизолированном сосуде поршнем массы М удерживается насыщенным паром (см. рисунок). Какую мощность необходимо подводить к нагревателю в жидкости, чтобы поршень поднимался с постоянной скоростью v? Температура внутри сосуда равна T, молярная масса $\mu$, теплота парообразования $\lambda$. Внешнее давление отсутствует.
в) В очень легкий цилиндрический сосуд объемом 2 л налили 100 г воды при комнатной температуре +20° С. На поверхности воды лежит легкий поршень. При помощи нагревателя постоянной мощности воду начинают нагревать. За 5 минут температура воды поднимается до +60 °С. Через какое время после начала движения поршень «выскочит» из сосуда? Потерями тепла в окружающее пространство можно пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг град, удельную теплоту испарения воды принять 2,26 МДж/кг. Внешнее давление 105 Па.