Методические указание:

Составляется уравнение теплового балланса: Q_л+Q₁+Q₂+Q₃=0, где Q_л = с_лm_л( t_2л - t_1л), где с_л - удельная теплоемкость латуни, m_л - масса тела, t_2л = t_кип.в. = 100^о - конечная температура тела, при которой вода может кипеть и испаряться; t_1л-начальная температура тела (920^о)

Q₁=rm-количество теплоты, необходимое для парообразования воды, m-масса испарившейся воды; Q₂=c_вm(t_кип.в.- t_1в), где t_1в - начальная температура воды (10^о), с_в - удельная теплоемкость воды;

Q₃=c_в(m_в- m) (t_2в - t_1в), где с_в - удельная теплоемкость воды, (m_в - m) - масса, оставшейся воды, t_2в-конечная температура оставшейся воды ( 20^о ).

76. t_о = t₁ + С(t₁ - t₂)/(c_вm) = 80,86^оС.

77.

78.

=0,2, t_к=100^оC - температура кипения воды).

79. Q = m(c(t_о - t)) = 1,86 МДж.

80.

81. Равны, т.к. вырываясь из жидкости ,наиболее "горячие" молекулы (молекулы обладающие кинетической энергией выше средней) совершают работу против сил притяжения, действующих на них со стороны окружающих молекул. Эта работа производится за счет уменьшения кинетической энергии "горячих" молекул, в результате чего они, переходя в пар, "охлаждаются". Причем "охлаждаются" именно до температуры жидкости. Это и понятно - температура жидкости и находящегося с ней в равновесии насыщенного пара должны быть равны, иначе нарушалось бы одно из важнейших условий равновесия системы - равенство температур ее отдельных элементов.

82. В связи с тем, что теплопроводность и теплоемкость воды выше, чем воздуха, отвод тепла от тела человека в воде осуществляется быстрее, чем в воздухе. Поэтому поверхность тела в воде охлаждается сильнее.

83. После испарения воды, которую плеснули из ковша на раскаленные камни, температура в помещении несколько увеличивается ( заметим, что она различна наверху у потолка и внизу у пола). Образовавшийся пар распространяется по всему помещению, частично конденсируясь на холодных участках стен, потолка и окон. Меняется влажность, изменяется процесс теплопередачи; потоки пара и воздуха приводят к различным значениям физических параметров в разных местах парной.

Для оценки изменения давления, создаваемого дополнительной порцией пара, будем использовать грубую, но достаточно разумную физическую модель.

Прежде всего, считаем, что двери и окна плотно закрыты (иначе говорить об изменении давления не имеет смысла: давление внутри и снаружи оставалось бы постоянным). Будем считать, что параметры установились (стали постоян-ными) и что температура пара по всему помещению одна и та же и равна приблизительно 350 К. (Изменением температуры в помещении при этой оценке пренебрежем.) Водяной пар будем считать идеальным газом, состояние которого описывается уравнением Менделеева-Клайперона.

Положив объем парной V - 100 м³, массу воды в ковше и, соответственно, массу образовавшегося водяного пара m -1 кг и учитывая, что молярная масса пара (воды) 18*10^-3 кг/моль, а газовая постоянная R=8,3Дж/(К_*моль), из уравнения Менделеева-Клайперона находим парциальное давление р_п*V = m/RT p = p_п = mRT/V,6*10³ Па.

Cчитая, что давление в парной обычно приблизительно р - 10⁵ Па, приходим к выводу, что изменение давления после подачи пара невелико - всего несколько процентов от нормального давления.

Ответ:

84. При внесении в колбу холодного стержня на нем происходит конденсация пара. Масса и температура пара уменьшается, что приводит к уменьшению давления в закрытой колбе. При этом температура кипения также понижается. В результате уже слегка остывшая вода снова начинает кипеть.

85.

86. Наблюдатель,находящийся на улице, увидит, что из открытой форточки вверх валит пар. Действительно, горячий воздух из кухни будет выходить через форточку и подниматься вверх. Содержащийся в воздухе ненасыщенный водяной пар немедленно охлаждается, становится насыщенным и начинает конденсироваться, образуя множество мельчайших капелек, которые наблюдатель и видит. Именно о них обычно и говорят -"водяной пар", хотя на самом деле это не пар, а туман. Водяной пар-прозрачен и сам по себе не может быть видимым. Наблюдатель, нахо-дящийся внутри кухни увидит, как в натопленную кухню, через форточку с улицы валит пар и опускается вниз, так как холодный воздух с улицы валит пар и опускается вниз. Холодный воздух с улицы, замещая вышедший через форточку горячий, не сразу смешивается с воздухом внутри кухни и, будучи значительно холоднее, опускается вниз. Попадающий в него из окружающего теплого воздуха водяной пар охлаждается, становится насыщенным и частично конденсируется . Наблюдателю же кажется, что клубы тумана падают вниз.

87. Объяснение: Давление влажного воздуха в сосуде складывается из парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара: р=р_в+р_п. При этом р_в=(р₁T₂)/T₁=1,37_*10⁵Па.

Считая пар идеальным газом с молярной массой 18 г/моль и предполагая, что вся вода испарится, найдем

Это давление меньше давления насыщенного пара при температуре 373 К, которое равно р_н=10⁵Па. Следовательно, пар ненасыщен, и наше предположение было правильным. Таким образом,

Ответ: р=р_в+р_п=1,89_*10⁵ Па.

88.

здесь р_н = 10⁵ Па - давление насыщенных водяных паров при данной температуре.

89. Давление р_н насыщенных паров воды при наличии воды остается неизменным:

90.

91. р =10⁵ Па.