Решение: Кипение воды под крышкой
Медную кастрюлю наполнили на 3/4 водой, закрыли лёгкой крышкой и спустя несколько часов поставили на огонь. Воду в кастрюле довели до кипения и кипятили в течение некоторого времени. Атмосферное давление составляло 760 мм рт. ст. Выберите все верные утверждения, описывающие характеристики воды, водяного пара и кастрюли.
Решение по шагам
3 шагаПри атмосферном давлении 760 мм рт. ст. вода кипит при температуре $100\ ^\circ\mathrm{C}$. Для передачи теплоты от дна кастрюли к воде температура дна при кипении должна быть немного выше температуры воды.
$$T_{\text{дна}} > T_{\text{воды}} = 100\ ^\circ\mathrm{C}$$При нагревании до температуры кипения давление насыщенного водяного пара возрастает. Поэтому возрастает и плотность насыщенного пара.
$$\rho_{\text{нас}} = \rho_{\text{нас}}(T),\quad \frac{d\rho_{\text{нас}}}{dT} > 0$$Утверждение 1 неверно: относительная влажность определяется отношением парциального давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре, поэтому её увеличение не следует из нагревания. Утверждение 2 неверно: при переходе молекул из жидкости в пар средняя потенциальная энергия их взаимодействия изменяется. Утверждение 3 неверно: в процессе нагревания давление насыщенного пара увеличивается, а постоянным оно становится только при постоянной температуре кипения.
Где здесь ошибаются
Считать, что при кипении температура дна и воды одинакова.
Путать относительную влажность с плотностью насыщенного пара.
Считать давление водяного пара постоянным на всём этапе нагревания.