В жёстком герметичном сосуде объёмом 1 м3 при температуре 289 K длительное время находился влажный воздух и 10 г воды. Сосуд медленно нагрели до температуры 298 K. Пользуясь таблицей плотности насыщенных паров воды, выберите все верные утверждения о результатах этого опыта. t, C 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 нп,  102 кг/м3 1,36 1,45 1,54 1,63 1,73 1,83 1,94 2,06 2,18 2,30 1) при температуре 16 С влажность воздуха в сосуде была равна 100% 2) по мере нагревания влажность воздуха в сосуде уменьшалась 3) во время опыта масса пара в сосуде не изменялась 4) в конечном состоянии при 25 С в сосуде осталась вода в жидком состоянии 5) давление в сосуде осталось постоянным

Для решения данной задачи будем рассматривать термодинамические свойства влаги и воздуха в сосуде, опираясь на данные о температуре и плотности насыщенных паров воды. ### Условия задачи - Объем сосуда: \( V = 1 \, м^3 \) - Начальная температура: \( T_1 = 289 \, K \) - Конечная температура: \( T_2 = 298 \, K \) (или \( 25 \, °C \)) - Масса воды: \( m = 10 \, г = 0.01 \, кг \) ### Плотность насыщенных паров воды Согласно таблице, плотность насыщенных паров на разных температурах: - При \( 16\, °C\) (289 K): \( \rho_{нп} = 1.36 \, кг/м^3 \) - При \( 25\, °C\) (298 K): \( \rho_{нп} = 1.73 \, кг/м^3 \) ### Понимание ситуации 1. **Определение влажности**: Влажность воздуха в сосуде определяется как соотношение массы водяного пара к максимальной массе водяного пара, которая может находиться в воздухе при данной температуре. 2. **При первой температуре** (при 289 K): - Максимальная масса пара, которую может содержать воздух: \( m_{нп, 289} = \rho_{нп} \cdot V = 1.36 \, \text{кг/м}^3 \cdot 1 \, \text{м}^3 = 1.36 \, \text{кг} \). - Текущая масса (10 г = 0,01 кг) значительная меньшая, следовательно, влажность меньше 100%. 3. **Уменьшение влажности при нагреве**: По мере нагревания, температура и предельная масса водяного пара в воздухе увеличиваются. Однако оборудование в герметичном сосуде не позволяет добавить воду, чтобы поддерживать насыщение, а только пар будет увеличиваться. ### Рассмотрим каждое утверждение 1. **При температуре 16 °C влажность воздуха в сосуде была равна 100%**: Не верно. Мы знаем, что влажность в 289 K не равна 100%, поскольку предел насыщения значительно выше 10 г. 2. **По мере нагревания влажность воздуха в сосуде уменьшалась**: Верно. В процессе нагрева, при отсутствующем добавлении влаги, влажность будет снижаться. 3. **Во время опыта масса пара в сосуде не изменялась**: Верно. Если весь процесс проходит в герметичном сосуде, то масса пара остается постоянной. 4. **В конечном состоянии при 25 °C в сосуде осталась вода в жидком состоянии**: Верно. При 25 °C, напомню, сколько воды в воздухе (0,01 кг), то есть это меньше чем равновесная (1,73 кг/м³), следовательно, часть воды останется в жидком виде. 5. **Давление в сосуде осталось постоянным**: Не верно, давление изменится с изменением температуры, даже если перемены в объеме воздуха не будут, т.к. давление и температура связаны, согласно уравнению состояния идеального газа. ### Ответы на утверждения: - Утверждение 1: Не верно - Утверждение 2: Верно - Утверждение 3: Верно - Утверждение 4: Верно - Утверждение 5: Не верно Итак, в итоге верные утверждения: 2, 3 и 4.