Вода може перебувати в трьох основних агрегатних станах: рідкому, твердому і газоподібному. Пар, у свою чергу, буває ненасиченим і насиченим - таким, що має однакову температуру і тиск з киплячою водою. Якщо ж температура водяної пари при підвищенні тиску перевищила 100 градусів Цельсія, то такий пар називають перегрітим. Часто при вивченні шкільного курсу фізики або при проведенні технологічного процесу виникає завдання: визначити тиск водяного пари за якихось конкретних умов.
Інструкція
1. Припустимо, вам дано наступне завдання: в якусь металеву посудину залили воду в кількості, яка дорівнює чверті її обсягу. Після цього посудину герметично закрили і нагріли до температури, рівної 500оС. Якщо уявити, що вся вода, яка перебувала в судині, перетворилася на пар, яким буде тиск цієї пари? Спочатку в судині містилася одна вода (її кількість, що перейшла в газоподібний стан мізерно мала, тому їм можна знехтувати). Позначте її масу як m, а обсяг як V1. Отже, щільність води буде обчислюватися за формулою: ρ1 = m/V1.
2. Після нагріву в судині знаходився один водяний пар тієї ж маси m, але займав вчетверо більший обсяг V2. Отже, щільність водяної пари дорівнює: ρ2 = ρ1/4.
3. Тепер переведіть температуру з градусів Цельсія в градуси Кельвіна. 500 градусів Цельсія приблизно дорівнює 773 градусам Кельвіна (273 + Тц).
4. Напишіть універсальне рівняння Менделєєва-Клапейрона. Звичайно, дуже нагрітий водяний пар жодним чином не може вважатися ідеальним газом, стан якого він описує, але похибка в розрахунках буде порівняно невеликою. P2V2 = mRT/^ або, перетворюючи його з урахуванням того, що V2 в чотири рази більше, ніж V1: 4Р2V1 = mRT/µ. Десь Р2 - самий тиск водяної пари, який вам необхідно знайти; R - універсальна газова постійна, приблизно рівна 8,31; Т - температура в градусах Кельвіна (773); а - молярна маса води (або водяної пари), рівна 18 грам/моль (0,018 кг/моль).
5. Таким чином, у вас виходить формула: Р2 = mRT/4V1 µ. Однак оскільки початковий обсяг V1 = m/^ 1, то підсумковий вид рівняння такий:Р2 = ρ1RT/4µ. Підставивши у формулу відомі величини, і знаючи, чому дорівнює щільність води, вирахуйте шукану величину тиску водяної пари.