РУҚА
23

Решение: Конденсация водяного пара

ЕГЭ · Физика · Задание 23 · Тепловые процессы и машины
ПовышеннаяФИПИ5BD8FBРазвёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 4 шага
Условие

В запаянной трубке объёмом $V = 0{,}5\ л$ находится водяной пар при температуре $t_1 = 150\ ^\circ\mathrm{C}$ и давлении $p_1 = 8\ кПа$. Какая масса воды $\Delta m$ сконденсируется в трубке при охлаждении пара до температуры $t_2 = 20\ ^\circ\mathrm{C}$? Давление насыщенного пара $p_{\mathrm{н}2}$ при температуре $t_2$ равно $2{,}5\ кПа$. Объёмом жидкости, образовавшейся при конденсации пара, 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

Переведём температуры в кельвины и объём в единицы СИ:

$$T_1 = 150 + 273 = 423\ \mathrm{K},\quad T_2 = 20 + 273 = 293\ \mathrm{K},\quad V = 0{,}5\cdot10^{-3}\ \mathrm{m^3}$$
2

До охлаждения водяной пар можно считать идеальным газом. Его масса равна:

$$m_1 = \frac{p_1VM}{RT_1} = \frac{8\cdot10^3\cdot0{,}5\cdot10^{-3}\cdot18\cdot10^{-3}}{8{,}31\cdot423} \approx 2{,}05\cdot10^{-5}\ \mathrm{kg}$$
3

После охлаждения в трубке остаётся насыщенный пар с давлением $p_{\mathrm{н}2} = 2{,}5\ \mathrm{kPa}$. Его масса:

$$m_2 = \frac{p_{\mathrm{н}2}VM}{RT_2} = \frac{2{,}5\cdot10^3\cdot0{,}5\cdot10^{-3}\cdot18\cdot10^{-3}}{8{,}31\cdot293} \approx 9{,}22\cdot10^{-6}\ \mathrm{kg}$$

Сконденсировавшаяся масса равна разности начальной массы пара и массы оставшегося насыщенного пара:

$$\Delta m = m_1 - m_2 \approx 2{,}05\cdot10^{-5} - 9{,}22\cdot10^{-6} \approx 1{,}13\cdot10^{-5}\ \mathrm{kg}$$
Ответ

$\Delta m \approx 1{,}1\cdot10^{-5}\ \mathrm{kg}$, или примерно $11\ \mathrm{mg}$.

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

Где здесь ошибаются

Используют температуры в градусах Цельсия вместо абсолютных температур в кельвинах.

Считают давление после охлаждения равным начальному давлению, хотя после конденсации оно равно давлению насыщенного пара.

Находят массу оставшегося пара, но не вычисляют разность масс.

Закрепить приёмВ теме «Тепловые процессы и машины» ещё 102 задачи — 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 «Тепловые процессы и машины»: в ней 103 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.