В цилинВ цилиндре под поршнем находятся вода и её пары при температуре 150 С. Масса пара в 6 раз больше массы воды. Объём цилиндра увеличили в 4 раза. Какое установилось давление, если температура осталась прежней? (Давление насыщающих паров воды при 150 С = 4,1 атм.)

В данной задаче необходимо использовать закон Дальтона, относящийся к давлению газовой смеси, и закон Гей-Люссака, который говорит о зависимости объема постоянной массы газа от температуры при постоянном давлении.

Так как температура остается постоянной, и массы воды и пара не меняются, применяем закон Гей-Люссака (V1/T1 = V2/T2, где V — объем, а T — абсолютная температура). В этом случае, если объем увеличить в 4 раза, давление, согласно закону Бойля-Мариотта, уменьшится в 4 раза, потому что P1V1 = P2V2 (где P — давление, V — объем).

Поскольку масса пара в 6 раз больше массы воды и в контейнере изначально был насыщенный пар, начальное давление пара равно давлению насыщения при соответствующей температуре, то есть 4.1 атм.

Таким образом, после увеличения объема в 4 раза давления пара станет:

P2 = P1 / 4 = 4.1 атм / 4 = 1.025 атм.

Однако это давление пара, который был насыщенным до увеличения объема. После увеличения объема система может уже не соответствовать условиям насыщенного пара. Однако, в условии задачи информация о том, является ли пар насыщенным после увеличения объема, отсутствует, поэтому принимаем, что если температура остается прежней, то давление насыщенного пара не изменится и будет соответствовать давлению водяного пара при 150°C, то есть 4.1 атм.

Так как речь идет о насыщенном паре, то при данной температуре он не сможет иметь давление ниже чем давление насыщенных паров при этой температуре, иначе часть пара сконденсируется. Поэтому давление в цилиндре после увеличения объема останется равным 4,1 атм.