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 $V_ж$ плотности $\rho$ и молекулярным весом $M$ требуется количество тепла $Q$. Давление насыщенных паров жидкости $p_п$, температура $T$.

5.8.3. а) В цилиндрическом сосуде под поршнем находится насыщенный пар при температуре $T$. Определить, сколько молей пара конденсировалось, если при вдвигании поршня совершена работа $A$.
б) В цилиндрическом сосуде под поршнем находится насыщенный пар при температуре $T$. 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 $100$ 0C. Какую максимальную работу можно совершить, испаряя $1$ моль при $100$ 0C?

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 $M$ 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 $+20$ 0C. На поверхности воды лежит легкий поршень. При помощи нагревателя постоянной мощности воду начинают нагревать. За $5$ минут температура воды поднимается до $+60$ 0C. 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 $10^5$ Па.