В цилиндре под поршнем находится вода и её пар при температуре 150°С, масса пара в 6 раз больше массы воды объём цилиндра увеличили в четыре раза. Какое установилось давление если температура осталась прежней? (давление насыщенных паров воды при 150 °С рн =4.1 атм)

Чтобы решить эту задачу, воспользуемся законом Клапейрона-Менделеева (уравнением состояния идеального газа) для насыщенного пара и предположим, что в паровой части цилиндра присутствует только насыщенный пар.

Прежде всего, исходное давление насыщенного пара равно 4.1 атм при температуре 150 °С. При увеличении объема цилиндра водяной пар будет подвергаться расширению, и в конечном итоге отчасти конденсируется, чтобы поддерживать состояние насыщения.

Поскольку начальная масса пара в 6 раз больше массы воды, всё равно часть пара конденсируется, чтобы поддерживать давление насыщенного пара при данной температуре. Учитывая, что температура воды и пара остается постоянной, давление в системе после увеличения объема останется равным давлению насыщения, т.е., 4.1 атм.

Это предположение основано на том, что при постоянной температуре давление пара над жидкостью всегда стремится к давлению насыщенного пара для этой температуры. После увеличения объема, если изначально все не было в насыщенном состоянии, то будет происходить дальнейшая испарение, пока давление не стабилизируется обратно до 4.1 атм.

Таким образом, установившееся давление в цилиндре будет равно давлению насыщенных паров при той же температуре, а именно 4.1 атм.