Решение: Изменение параметров водяного пара
В сосуде под поршнем при комнатной температуре долгое время находятся вода и водяной пар. Масса воды равна массе пара. Объём сосуда медленно изотермически увеличивают в 3 раза.
Решение по шагам
4 шагаВ начале опыта в сосуде одновременно находятся вода и водяной пар, поэтому пар является насыщенным. При постоянной температуре давление и концентрация насыщенного пара постоянны при изменении объёма.
$$p_{\text{нас}}=\text{const},\quad n_{\text{нас}}=\text{const}$$При расширении часть воды испаряется, поэтому масса пара сначала увеличивается, а не остаётся постоянной. Давление пара на этом этапе не изменяется.
Когда вся вода испарится, пар станет ненасыщенным. При дальнейшем изотермическом увеличении объёма его масса постоянна, а давление и концентрация уменьшаются.
$$pV=\text{const},\quad n=\frac{N}{V}$$Следовательно, давление сначала постоянно, а затем уменьшается. Концентрация в конечном состоянии меньше начальной, поскольку в начале она равна концентрации насыщенного пара, а в конце пар ненасыщенный.
Где здесь ошибаются
Считать, что при любом расширении давление пара уменьшается в 3 раза.
Забывать, что часть воды испаряется до тех пор, пока в сосуде сохраняется жидкая вода.
Путать насыщенный пар с идеальным газом постоянной массы на всём протяжении опыта.