Сосуд с насыщенным паром

[rascas]

Rusit8800 в сообщении #1301213 писал(а):

Почему она тогда выкипает тогда, когда ее переворачивают, а не сразу?

Если бы перед переворачиванием вода кипела, то количество пара увеличилось бы и давление пара поднялось бы. А это привело бы к увеличению давления в воде выше атмосферного. И вода бы перестала кипеть.

[se-sss]

Rusit8800 в сообщении #1301213 писал(а):

указывается, что во всех задачах принято, что давление насыщенного водяного пара при 100 ◦C приблизительно равно нормальному атмосферному давлению. Но на каком основании можно делать такое допущение?

Во-первых, шкала Цельсия выбрана так, чтобы термометр показывал сто градусов, когда вода кипит.
Во вторых, вода кипит, когда в микропузырьках в толще воды давление насыщенного пара становится самую малость больше атмосферного. Тогда этот пузырёк начинает раздуваться (а значит ещё быстрее всплывать и попадать в область, где давление ещё чуть меньше, что только ускорит процесс) и мы видим то, что называется кипением.

[rascas]

Rusit8800 в сообщении #1301213 писал(а):

принято, что давление насыщенного водяного пара при 100 ◦C приблизительно равно нормальному атмосферному давлению. Но на каком основании можно делать такое допущение?

Потому, что при $100^o\text{C}$ давление насыщенных паров воды равно одной атмосфере. Это такое свойство воды.

И из того, что

Учебник Физика 10 класс Г.Я. Мякишев писал(а):

Жидкость закипает, когда давление её насыщенного пара равно давлению внутри жидкости.

Следует что, вода закипает при $100^o\text{C}$ и давлению в воде равному одной атмосфере.

[GraNiNi]

Rusit8800 в сообщении #1301203 писал(а):

но в решении используется тот факт, что после переворачивания сосуда часть воды испаряется.

Откуда следует такой вывод?

Вначале воздух под поршнем сжат давлением паров воды и дополнительным давлением веса поршня.

Цитата:

Поршень создает своим весом дополнительное давление $P=P_0/5$, где $P_0$ нормальное атмосферное давление.

После переворачивания - дополнительное давление снимается, значит воздух расширится, его объем увеличится, следовательно объем с другой стороны поршня - паров воды - уменьшится и часть воды сконденсируется.

[rascas]

Спасибо GraNiNi, очень правильное замечание.

Просто, когда я с Rusit8800 обсуждал вопрос:

Rusit8800 в сообщении #1301203 писал(а):

после переворачивания сосуда часть воды испаряется.

Похоже что у меня с Rusit8800 возникло взаимопонимание, что речь идет о втором переворачивании цилиндра, которое не описано в задаче и выполняется после задачи для приведения цилиндра в исходное состояние. Там вода с паром оказывается наверху, а воздух внизу. Воздух сжимается массивным поршнем и тем самым увеличивает объём для насыщенного водяного пара.

[Rusit8800]

Что - то я все равно не могу понять, почему там вода кипит. Во-первых почему после переворачивания? Во-вторых почему она вообще должна кипеть, если по давление в сосуде ничего не известно. Знания температуры недостаточно. Вдруг в сосуде сделали давление больше атмосферного?
Вы делаете вывод, что вода кипит при 100 градусах, поэтому давление пара чуть больше атмосферного. Это понятно, но почему вода кипит-то?

[rascas]

Rusit8800 в сообщении #1301385 писал(а):

Знания температуры недостаточно. Вдруг в сосуде сделали давление больше атмосферного?

Для решения задачи не важно каким образом вода перейдёт в пар.
Достаточно знать, что давление насыщенного пара зависит только от температуры.

Происходит ли закипание воды или нет это зависит от условий в которых находится вода.
Если условия для закипания воды будут созданы, то она и закипит.

[AnTi3z]

Rusit8800 в сообщении #1301385 писал(а):

Что - то я все равно не могу понять, почему там вода кипит. Во-первых почему после переворачивания? Во-вторых почему она вообще должна кипеть, если по давление в сосуде ничего не известно. Знания температуры недостаточно. Вдруг в сосуде сделали давление больше атмосферного?
Вы делаете вывод, что вода кипит при 100 градусах, поэтому давление пара чуть больше атмосферного. Это понятно, но почему вода кипит-то?

Вы видели когда-нить газовые прозрачные зажигалки? (наверняка видели)
Там газ кипит обычно? Почему он не кипит? Что надо сделать чтоб закипел? Сможете определить давление внутри зажигалки, зная температуру окружающей среды(допустим, там чистый бутан)?
С водой и водяным паром происходят все те же процессы, только при другом давлении и температуре.

(Оффтоп)

Давление насыщенных паров бутана при $25^o$C примерно $2,5$атм

[GraNiNi]

Rusit8800 в сообщении #1301385 писал(а):

Вдруг в сосуде сделали давление больше атмосферного?

Так оно и есть.
Только у нас два сосуда, разделенных поршнем.
В одной половине, где воздух, давление больше атмосферного, а после переворачивания - станет меньше атмосферного.
В другой половине, где пар, равновесное давление всегда будет равно атмосферному.

[wrest]

Rusit8800 в сообщении #1301385 писал(а):

Вдруг в сосуде сделали давление больше атмосферного?

Тогда пар сконденсируется и давление опять станет равно одной атмосфере, потому что кроме пара и воды в этой части сосуда других газов нет.
То есть, пар не является в этой задаче идеальным газом: его давление зависит только от температуры, и не зависит от объема (до тех пор пока в сосуде также остается вода).

[Rusit8800]

Делаю попытку понять, что происходит.
В задаче сказано, что часть сосуда с паром и водой находится в равновесии. Это значит, что пар насыщенный, ведь равновесие между паром и водой означает, что сколько воды испарится, столько и сконденсируется. Если бы в сосуде был только пар, то вопрос о его насыщенности действительно оставался бы открытым, так как если бы масса пара была меньше $\[\frac{{\mu {P_{atm}}{V_0}}}{{R{T_{100\[{C^\circ }\]}}}}\]$, то он не был бы насыщенным, но в нашем случае все ясно - масса пара чуть-чуть больше $\[\frac{{\mu {P_{atm}}{V_0}}}{{R{T_{100\[{C^\circ }\]}}}}\]$, а оставшаяся вода не испарилась так как больше не надо.
Итак, пар насыщенный, температура равна 100 градусов и пар состоит из воды. Отсюда следует, что давление равно атмосферному, иначе какое-нибудь из трех предыдущих высказываний было бы неверно.

[wrest]

Rusit8800 в сообщении #1301452 писал(а):

Итак, пар насыщенный, температура равна 100 градусов и пар состоит из воды. Отсюда следует, что давление равно атмосферному

Да. Но тут слово "атмосферное" надо понимать как "равное $P_0=760$ мм рт.ст.", а не "равное давлению атмосферного воздуха снаружи сосуда", возможно это сбивало вас с толку.
Если бы температура была 121 градус, то давление было бы 2 атмосферы и т.п.

[Rusit8800]

wrest в сообщении #1301453 писал(а):

Но тут слово "атмосферное" надо понимать как "равное $P_0=760$ мм рт.ст.", а не "равное давлению атмосферного воздуха снаружи сосуда", возможно это сбивало вас с толку.

Это разве не одно и то же? Конечно, давление воздуха меняется, но в школьных задачах это обычно не учитывается, и считается, что оно постоянно, так что вопрос о различии тут и не стоит.

[wrest]

Rusit8800 в сообщении #1301474 писал(а):

Это разве не одно и то же?

Нет, это не одно и тоже, указанный опыт можно делать и в безвоздушном пространстве потому что цилиндр герметичный, главное -- поддерживать температуру цилиндра постоянной.

Rusit8800 в сообщении #1301474 писал(а):

давление воздуха меняется, но в школьных задачах это обычно не учитывается,

То ли вы и правда этого не поняли сразу, то ли наоборот я сбиваю вас с толку, но давление воздуха снаружи цилиндра в этой задаче не участвует. "Атмосферное давление" в задаче употребляется как "давление равное 760 мм рт.ст.", а не как "давление воздуха снаружи цилиндра равно атмосферному".

[Rusit8800]

Да я не про это. Конечно опыт можно проводить и в вакууме. Но если мы проводим его в нормальных условиях, то давление пара равно давлению в пространстве(вне цилиндра), так как в нормальных условиях давление пространства равно атмосферному. Вот про что я.