23

Решение: Испарение воды в вакууме

ЕГЭ · Физика · Задание 23 · Молекулярная физика
ПовышеннаяФИПИ3B1100Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 4 шага
Условие

В сосуде ёмкостью $V = 2\ \text{л}$, воздух из которого был откачан до высокого вакуума, разбили заполненную водой ампулу ёмкостью $V_1 = 4\ \text{см}^3$. Какая часть воды, содержавшейся в ампуле, испарилась? В сосуде поддерживалась температура $16\ ^\circ\text{C}$. Зависимость давления насыщенного пара от температуры представлена на графике. Объёмом воды в сосуде можно пренебречь.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

После испарения части воды в сосуде устанавливается давление насыщенного пара. По графику при температуре $16\ ^\circ\text{C}$ получаем $p_{\text{н}} \approx 18\ \text{гПа} = 1{,}8\cdot10^3\ \text{Па}$.

$$p_{\text{н}} \approx 1{,}8\cdot10^3\ \text{Па}$$
2

Количество вещества водяного пара найдём из уравнения Менделеева–Клапейрона.

$$\nu = \frac{p_{\text{н}}V}{RT}$$
3

Масса испарившейся воды равна массе образовавшегося пара. При $V = 2\cdot10^{-3}\ \text{м}^3$, $T = 16 + 273 = 289\ \text{К}$ и $M = 18\cdot10^{-3}\ \text{кг/моль}$ получаем:

$$m = \frac{p_{\text{н}}VM}{RT} = \frac{1{,}8\cdot10^3\cdot2\cdot10^{-3}\cdot18\cdot10^{-3}}{8{,}31\cdot289} \approx 2{,}7\cdot10^{-2}\ \text{г}$$

Исходная масса воды в ампуле при плотности воды $\rho \approx 1\ \text{г/см}^3$ равна $m_0 = \rho V_1 = 4\ \text{г}$. Поэтому доля испарившейся воды составляет:

$$\eta = \frac{m}{m_0} = \frac{0{,}027}{4} \approx 6{,}8\cdot10^{-3} \approx 0{,}7\%$$
Ответ

Испарилось примерно $6{,}8\cdot10^{-3}$ исходного количества воды, то есть около $0{,}7\%$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют давление в гПа как давление в Па без перевода единиц.

Считают испарившейся всю воду из ампулы.

Не переводят объём сосуда из литров в кубические метры.

В знаменателе используют объём сосуда вместо исходной массы воды.

Закрепить приёмВ теме «Молекулярная физика» ещё 217 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 23 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Молекулярная физика»: в ней 218 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.