В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара (6 видео)

Содержание

В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара
Задачи по физике решаем вместе
Поиск по этому блогу
В цилиндре под невесомым поршнем находится насыщенный водяной пар. Объем пара V= 1 м^3. Определите наименьшую массу воды при температуре t = 0°С, которую нужно впрыснуть в цилиндр, чтобы весь пар сконденсировался. Атмосферное давление р=10^5 Па. Теплоемкостью цилиндра и теплопроводностью его стенок можно пренебречь.
Комментарии
В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара
В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара
В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара
🎥 Видео

Видео:В сосуде с подвижным поршнем находятся вода и её насыщенный пар. Объём пара изотермически - №23874Скачать

В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара

2017-06-30
В цилиндре под невесомым поршнем площадью $S = 100 см^ $ находится $m_ = 18 г$ насыщенного водяного пара. В цилиндр впрыскивают $m_ = 18 г$ воды при $t_ = 0^ С$. На сколько переместится поршень? Теплоемкостью и теплопроводностью цилиндра пренебречь. Снаружи цилиндра нормальное атмосферное давление $p_ = 10^ Па$. Удельная теплоемкость и теплота парообразования для воды $c = 4,2 \cdot 10^ Дж/(кг \cdot К)$ и $r = 2,3 \cdot 10^ Дж/кг$.

Так как пар в цилиндре насыщенный и давление его $p_ = 1атм.$, т.е. равно атмосферному, то температура пара $t = 100^ С$, или $T = 273 + t = 373 К$. Чтобы найти характеристики равновесного состояния после введения в цилиндр воды, посчитаем количество теплоты $Q_ $, необходимое для нагревания введенной воды до $100^ С$, и количество теплоты $Q_ $, которое сможет выделиться при этой температуре при конденсации всего пара:

$Q_ = m_ ct = 7560 Дж$,
$Q_ = r \cdot m_ = 414000 Дж$.

Сопоставление $Q_ $ и $Q_ $ показывает, что введенная в цилиндр вода нагреется до $t = 100^ С$ за счет теплоты, выделившейся при конденсации части пара. Таким образом, равновесное состояние системы установится при температуре $T = t + 273 = 373^ С$. Масса сконденсированного пара

$\Delta m = \frac > \approx 3,3 г$.

При этом оставшийся пар будет занимать объем

Так как до введения воды в цилиндр объем, занимаемый паром,

то перемещение поршня в цилиндре составит

При нахождении перемещения полагалось, что объем, занимаемый водой в цилиндре, пренебрежимо мал по сравнению с $V_ $ и $V$. В этом можно удостовериться, сравнив объем воды $V_ = \frac > >$ ($ \rho_ $ — плотность воды) с $V_ $ и $V$.

Видео:пар под пошнемСкачать

Задачи по физике решаем вместе

Поиск по этому блогу

В цилиндре под невесомым поршнем находится насыщенный водяной пар. Объем пара V= 1 м^3. Определите наименьшую массу воды при температуре t = 0°С, которую нужно впрыснуть в цилиндр, чтобы весь пар сконденсировался. Атмосферное давление р=10^5 Па. Теплоемкостью цилиндра и теплопроводностью его стенок можно пренебречь.

Поршень изначально находится в равновесии. Значит давление над ним и под ним одинаковое. Обратимся к таблице плотности и давления насыщенного водяного пара

Читайте также: Двс татра 12 цилиндров

Проанализировав таблицу, приходим к выводу, что такое давление насыщенного пара соответствует температуре 100 градусов Цельсия и при этом плотность водяного пара составляет 589 г/м^3.
Умножив эту плотность на объем пара, найдем массу пара.

Чтобы пар сконденсировался, надо у него забрать количество теплоты, равное теплоте парообразования, а за счет отобранной теплоты нагреть впрыснутую воду до 100 градусов. Составим уравнение теплового баланса и выразим из него искомую массу воды.

Приглашаю гостей сайта обсудить этот вопрос и высказать свои мысли. На мой взгляд это обосновывается тем, что речь идет о минимальном количестве впрыскиваемой воды. А впрыскиваемая вода должна отбирать тепловую энергию у пара и при этом сама не должна превратиться в пар. Это возможно только если она нагревается от исходных 0 до 100 градусов а потом больше тепла получать не будет. А вот если бы воды было больше, то равновесная температура была бы меньше 100 градусов. Но нас же спрашивают о минимальном количестве. Если есть другие мысли — буду благодарен

Видео:Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность | ФизикаСкачать

В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара

2017-04-19
Вода и водяной пар находятся в цилиндре под поршнем при температуре $110^ С$. Вода занимает при этом 0,1% объема цилиндра. При медленном изотермическом увеличении объема вода начинает испаряться. К моменту, когда она вся испарилась, пар совершил работу величиной $A = 177 Дж$, а объем, который он занимал, увеличился на $\Delta V = 1,25 л$.
1) Найти давление, при котором производился опыт.
2) Сколько воды и пара было в цилиндре в начальном состоянии?

Читайте также: Шланг рулевого цилиндра мтз 82

Процесс испарения воды происходит при постоянном давлении, так как пар при этом остается насыщенным. Таким образом, работа, совершенная паром к моменту испарения всей воды,

Отсюда давление пара во время опыта

В этом процессе вся вода испарилась и, следовательно, заняла объем $\Delta V$. Для определения количества испарившейся воды $m_ $ воспользуемся уравнением Клапейрона—Менделеева

Масса испарившейся воды равна

Следовательно, начальный объем цилиндра $V = 1 л$. Используя уравнение газового состояния для пара $P_ (V — V_ ) = \frac > RT$, и полагая, что $V_ \ll V$ для массы пара получим $m_ = \frac

\mu V \Delta V> = \frac = 0,8 г$.

Видео:В вертикальном сосуде под подвижным поршнем находится водяной пар с начальным объемом 7,5 л - №Скачать

В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара

2017-10-18
Насыщенный водяной пар находится в цилиндре под поршнем при температуре $t = 100^ С$ в объеме $V = 15 л$. Пар изотермически сжимают, совершая над ним работу $A = 200 Дж$. Сколько тепла при этом должно быть отведено, если удельная теплота парообразования воды при данной температуре $r = 2,26 кДж/г$?

Поскольку сжатие насыщенного пара проводят изотермически, следует считать, что вещество в цилиндре находится все время практически в равновесном состоянии. Поэтому, пока не сконденсируется весь пар, давление в цилиндре — давление насыщенных паров воды при постоянной температуре — должно оставаться постоянным. Вспоминая, что давление насыщенных паров воды при $t = 100^ С$ равно $p_ = 1,01 \cdot 10^ Па$, вычислим, при каком изменении объема пара $\Delta V$ работа, совершаемая над паром при указанных условиях, будет равна заданной

т.к. $1 л = 10^ м^ $. Полученная величина меньше начального объема пара. Поэтому, полагая, как обычно, что к парам вплоть до точки насыщения применимо уравнение Клапейрона-Менделеева, можно определить массу сконденсировавшейся воды

где $\mu = 18 г/моль$ — молярная масса воды, $R = 8,31 Дж/моль \cdot К$ — универсальная газовая постоянная, а $T = t + 273$ — температура пара по шкале Кельвина. Отсюда на основании уравнения теплового баланса найдем искомое количество теплоты, которое должно быть отведено от пара при заданных условиях,

$Q = r \Delta m = \frac \approx 2,6 кДж$.

Видео:В стеклянном цилиндре под поршнем при комнатной температуре t 0 находится только водяной - №29059Скачать

В цилиндре под поршнем находится насыщенный водяной пар объем пара

В цилиндре под поршнем при комнатной температуре t₀ долгое время находится только вода и её пар. Масса жидкости в два раза больше массы пара. Первоначальное состояние системы показано точкой на pV-диаграмме. Медленно перемещая поршень, объём V под поршнем изотермически увеличивают от V₀ до 6V₀. Постройте график зависимости давления p в цилиндре от объёма V на отрезке от V₀ до 6V₀. Укажите, какими закономерностями вы при этом воспользовались.

Читайте также: Цилиндры из каменной ваты технониколь

1. На участке от до давление под поршнем постоянно (давление насыщенного пара на изотерме). На участке от до давление под поршнем подчиняется закону Бойля — Мариотта.

На участке от до график — горизонтальный отрезок прямой, на участке от до — фрагмент гиперболы (для экспертов: отсутствие названий не снижает оценку, названия помогают оценке графика, сделанного от руки).

2. В начальном состоянии над водой находится насыщенный водяной пар, так как за длительное время в системе установилось термодинамическое равновесие.

3. Пока в цилиндре остается вода, при медленном изотермическом расширении пар остается насыщенным. Поэтому график будет графиком константы, т. е. отрезком горизонтальной прямой. Количество воды в цилиндре при этом убывает. При комнатной температуре концентрация молекул воды в насыщенном паре ничтожна по сравнению с концентрацией молекул воды в жидком агрегатном состоянии. Масса воды в два раза больше массы пара. Поэтому, во-первых, в начальном состоянии насыщенный пар занимает объём, практически равный Во-вторых, чтобы вся вода испарилась, нужно объём под поршнем увеличить ещё на Таким образом, горизонтальный отрезок описывает зависимость на участке от до

4. При под поршнем уже нет жидкости, все молекулы воды образуют уже ненасыщенный водяной пар, который можно на изотерме описывать законом Бойля — Мариотта: т. е. Графиком этой зависимости служит гипербола. Таким образом, на участке от до зависимость изображается фрагментом гиперболы.

В представленных записях содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи.

Указаны не все необходимые явления и физические законы, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.

Указаны все необходимые явления и физические законы, но в некоторых из них допущена ошибка, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.