Шешімі: Процессы с водяным паром
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капля воды. С паром в сосуде при постоянной температуре происходит процесс $a \to b \to c$, $pV$-диаграмма которого представлена на рисунке. Выберите все верные утверждения относительно этого процесса.
Шешім по шагам
5 қадамВ состоянии $a$ в сосуде одновременно присутствуют водяной пар и капля воды. Поэтому пар находится в состоянии насыщения, а утверждение 3 неверно.
$$p_a = p_b = p_{\text{нас}}(T)$$На участке $a \to b$ температура и давление постоянны, а объём увеличивается. Для сохранения состояния насыщения часть воды испаряется, поэтому масса капли уменьшается. Утверждение 1 верно.
$$m_{\text{капли}} \downarrow$$При испарении масса пара увеличивается. Поэтому его внутренняя энергия не остаётся постоянной, даже несмотря на постоянную температуру. Утверждение 4 неверно.
$$U = m u(T),\quad m \uparrow \Rightarrow U \uparrow$$На участке $b \to c$ объём пара увеличивается, а давление уменьшается. После исчезновения капли масса пара постоянна, поэтому плотность уменьшается.
$$\rho = \dfrac{m}{V},\quad m = \mathrm{const},\ V \uparrow \Rightarrow \rho \downarrow$$На участке $b \to c$ газ расширяется и совершает положительную работу. При постоянной температуре внутренняя энергия идеального пара не изменяется, поэтому теплота подводится к пару, а не отводится от него. Утверждение 2 неверно.
$$\Delta U = 0,\quad Q = A > 0$$Где здесь ошибаются
Считать, что при постоянной температуре внутренняя энергия всегда постоянна, не учитывая изменение массы пара.
Путать насыщенный пар с ненасыщенным в состоянии, где присутствует капля воды.
Считать расширение газа процессом с отводом теплоты.