Две задачи с МФО по насыщенным парам

[Rusit8800]

Решаю задачи отсюда 20 и 22. У этих задач есть нечто общее, из-за чего я и испытываю когнитивный диссонанс. Это нечто заключается в следующем:

Мы видим, что оба графика состоят из двух кусков прямых, которые проходят через начало координат и некоторой кривой. Прямые соответствуют тем процессам, когда количество вещества не меняется в той части, где вода, а кривая соответствует тому процессу, когда вода испаряется и количество пара увеличивается. Так вот, из графика к задаче 20 следует, что вода начинает плавится при достижении $27$ градусов Цельсия ($300$ Кельвинах) и кипит при $100$ градусах Цельсия. Неужели если внешнее давление увеличить по сравнению с атмосферным в $2$ раза, то температура плавления так резко изменится? И почему давление насыщенных паров при температуре $100$ градусов равно двойному атмосферному, а не просто атмосферному?

В задаче 22 же получается, что до достижения температуры в $20$ градусов азот сдавливает воду, потом, при достижении этой температуры, она начинает резко испаряться, а при достижении температуры $40$ градусов она испаряться прекращает. Понять, почему при достижении $40$ градусов вода перестает испаряться, можно - просто вся вода закончилась. Но почему она начинает испаряться именно при $20$ градусах Цельсия - непонятно.

[rascas]

Rusit8800 в сообщении #1303966 писал(а):

из графика к задаче 20 следует, что вода начинает плавится при достижении $27$ градусов Цельсия

Нет не следует. Для решения задачи нет необходимости знать когда точно расплавился лёд. Достаточно понимания, что при $20°C$ давление насыщенных паров воды всё ещё примерно $0$ атм.

Rusit8800 в сообщении #1303966 писал(а):

и кипит при $100$ градусах Цельсия

И это не следует из графика. (кипения воды в этой задаче вообще нет)

Rusit8800 в сообщении #1303966 писал(а):

Неужели если внешнее давление увеличить по сравнению с атмосферным в $2$ раза, то температура плавления так резко изменится?

Это не так. посмотрите "фазовую диаграмму воды".

Rusit8800 в сообщении #1303966 писал(а):

И почему давление насыщенных паров при температуре $100$ градусов равно двойному атмосферному, а не просто атмосферному?

Давление насыщенных паров воды при $100°C$ естественно всегда равно атмосферному.

Rusit8800 в сообщении #1303966 писал(а):

Но почему она начинает испаряться именно при $20$ градусах Цельсия - непонятно

Потому, что герметичный поршень сдавливает воду, создавая в ней давление больше давления насыщенных паров. А при $20°C$ давления насыщенных паров воды и давление которое создаёт поршень сравнялись.

[Rusit8800]

rascas в сообщении #1304165 писал(а):

Достаточно понимания, что при $20°C$ давление насыщенных паров воды всё ещё примерно $0$ атм.

Почему тогда при этой температуре давление насыщенных паров равно $0$ атм., а при увеличении температуры немедленно начинает расти?

rascas в сообщении #1304165 писал(а):

И это не следует из графика. (кипения воды в этой задаче вообще нет)

rascas в сообщении #1304165 писал(а):

Это не так. посмотрите "фазовую диаграмму воды".

Почему тогда вода перестает испаряться именно в этот момент? Закончилась?

rascas в сообщении #1304165 писал(а):

Потому, что герметичный поршень сдавливает воду, создавая в ней давление больше давления насыщенных паров. А при $20°C$ давления насыщенных паров воды и давление которое создаёт поршень сравнялись.

Случайно не из-за этого в задаче 19 воздух при начальной температуре сдавливает воду и его объем равен объему цилиндра?

-- 15.04.2018, 16:59 --

rascas в сообщении #1304165 писал(а):

посмотрите "фазовую диаграмму воды".

Судя по всему, температура плавления почти не меняется.

[rascas]

Rusit8800 в сообщении #1304431 писал(а):

rascas в сообщении #1304165 писал(а): Достаточно понимания, что при $20°C$ давление насыщенных паров воды всё ещё примерно $0$ атм.

Почему тогда при этой температуре давление насыщенных паров равно $0$ атм., а при увеличении температуры немедленно начинает расти?

К сожалению вы искажаете мои слова. Я не говорил, что давление насыщенных паров воды при $20°C$ равно строго $0$ атм. Я сказал что примерно $0$ атм. Давление паров, конечно, какое-то есть и при $20°C$, но в масштабе графика задачи 20 его не заметить.
Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры это очень нелинейная зависимость. С ростом температуры зависимость давления от температуры усиливается. Наверно в Интернете возможно найти график: "Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры".

Rusit8800 в сообщении #1304431 писал(а):

Почему тогда вода перестает испаряться именно в этот момент? Закончилась?

Да, вода закончилась, она испарилась вся.

Rusit8800 в сообщении #1304431 писал(а):

Случайно не из-за этого в задаче 19 воздух при начальной температуре сдавливает воду и его объем равен объему цилиндра?

Да, только не воздух на прямую. Воздух создаёт давление на герметичный поршень, а уже этот поршень сдавливает воду.

Rusit8800 в сообщении #1304431 писал(а):

Судя по всему, температура плавления почти не меняется.

Верно.

[Rusit8800]

rascas в сообщении #1304542 писал(а):

К сожалению вы искажаете мои слова. Я не говорил, что давление насыщенных паров воды при $20°C$ равно строго $0$ атм. Я сказал что примерно $0$ атм. Давление паров, конечно, какое-то есть и при $20°C$, но в масштабе графика задачи 20 его не заметить.
Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры это очень нелинейная зависимость. С ростом температуры зависимость давления от температуры усиливается. Наверно в Интернете возможно найти график: "Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры".

Просто не понятно, почему в задаче 20 при температуре $27$ градусов прямая переходит в кривую, а в задаче 22 это происходит при температуре $20$ градусов. Мне не ясна резкость такого перехода.

[rascas]

Rusit8800 в сообщении #1304544 писал(а):

не понятно, почему в задаче 20 при температуре $27$ градусов прямая переходит в кривую,

Такова нелинейная зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. И задачу это решить не мешает.

Обратите внимание на то, что давления в задаче 20 примерно в сто раз больше чем в задаче 22. Это существенно.
Не изобразить на графике задачи 20 изменения давления пара в $0.01$ атм. (они будут очень малы на этом графике)

Rusit8800 в сообщении #1304544 писал(а):

а в задаче 22 это происходит при температуре $20$ градусов. Мне не ясна резкость такого перехода.

Излом графика в задаче 22 при температуре $20°C$ связан с:

rascas в сообщении #1304165 писал(а):

Потому, что герметичный поршень сдавливает воду, создавая в ней давление больше давления насыщенных паров. А при $20°C$ давления насыщенных паров воды и давление которое создаёт поршень сравнялись.

[GraNiNi]

Rusit8800 в сообщении #1304544 писал(а):

в задаче 22 это происходит при температуре $20$ градусов. Мне не ясна резкость такого перехода.

В принципе, rascas уже ответил.

Может более понятно будет так.
Изначально (при 0°С) поршень лежит прямо на тонком слое воды и передает на нее давление воздуха - с другой стороны поршня, равное 2,2 кПа.
Само давление паров воды при этой температуре - примерно 0,6 кПа (для справки).
По мере нагревания системы, будет расти давление с обеих сторон поршня (поршень при этом будет продолжать лежать на воде) и при достижении температуры в 20°С давление воздуха возрастет до 2,4 кПа и до такого же давления возрастет давление паров воды.
Вот с этой температуры, поршень, под возрастающим давлением паров воды, отойдет от зеркала испарения, создавая свободное пространство, куда будет испаряться вода.

[Rusit8800]

Задачу я решил, но меня все равно смущает резкость такого перехода. Да, давления сравнялись. Но значит ли это, что в реальной будет такой излом? Может там будет "бугорок" по аналогии с переходом из силы трения покоя в силу трения скольжения?