В емкости под поршнем долгое время находится жидкий этиловый спирт и его пары при комнатной температуре. Массы жидкости и пара равны. Поршень медленно поднимают, сохраняя температуру постоянной, пока объем емкости не станет в 2,5 раза больше первоначального. Определите, какие из следующих утверждений, описывающих параметры жидкости и ее пара, являются верными. 1) Плотность пара в конце опыта меньше, чем в начале. 2) Давление пара в течение всего процесса уменьшается. 3) Концентрация пара в сосуде неизменна в течение всего процесса. 4) В конечном состоянии давление пара в сосуде в 1,25 раза меньше первоначального. 5) К концу опыта вся жидкость в сосуде испарилась, а масса пара стала в 2 раза больше.

Рассмотрим каждое из утверждений по отдельности с учетом условий задачи, в которой поршень поднимается медленно, температура остаётся постоянной, а массы жидкости и пара равны.

1. Плотность пара в конце опыта меньше, чем в начале.

   • Правильно. При увеличении объёма при постоянной температуре плотность газа становится меньше, так как плотность определяется как масса на объём. Если объём увеличивается (в 2,5 раза), а масса пара остаётся той же, то плотность пара уменьшится.

2. Давление пара в течение всего процесса уменьшается.

   • Неправильно. Давление пара в термодинамическом равновесии с жидкостью будет оставаться постоянным до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Как только вся жидкость испарится, давление может измениться в зависимости от объёма, но до этого момента давление остаётся неизменным.

3. Концентрация пара в сосуде неизменна в течение всего процесса.

   • Неправильно. Концентрация пара (то есть отношение количества молекул пара к объёму) будет меняться, так как объём увеличивается, а количество молекул пара может оставаться одинаковым, что приведёт к уменьшению концентрации.

4. В конечном состоянии давление пара в сосуде в 1,25 раза меньше первоначального.

   • Неправильно. При повышении объёма в 2,5 раза давление не станет в 1,25 раз меньше. Начальное давление зависит от температуры и свойств вещества, но не просто по формуле, предложенной. Давление будет зависеть от состояния равновесия.

5. К концу опыта вся жидкость в сосуде испарилась, а масса пара стала в 2 раза больше.

   • Неправильно. Если массы жидкости и пара в начале равны, и весь спирт испаряется, то масса пара в конечном итоге будет равна первоначальной массе жидкости, а не в 2 раза больше. В конечном состоянии в сосуде останется только пар.

Таким образом, верное утверждение:

1. Плотность пара в конце опыта меньше, чем в начале.

Остальные утверждения неверны.