1. При 17 °С насыщенный водяной пар отделен от жидкости и после этого нагрет при неизменном объеме до 27 °С. Каким станет его давление?

2. Какое количество стоградусного водяного пара требуется для нагревания 10 кг воды от 10 до 60 °С?

3. Поверхностное натяжение керосина 2,4 * 10⁻² Н/м. Какую работу совершат силы поверхностного натяжения при уменьшении поверхностного слоя керосина на 25 см²?

С решением пожалуйста!) Целых 100 баллов) (4 раз уже заливаю)

Давай разберем все три задачи по порядку.

Задача 1. Давление насыщенного водяного пара при нагреве.

Исходные данные:

• Температура 17°C
• Температура после нагрева 27°C
• Давление насыщенного пара на 17°C нужно найти из таблицы насыщенных паров, затем рассчитать новое давление при 27°C.

Решение:
Для этой задачи нам потребуется использовать закон Клапейрона-Клаузиуса, который описывает зависимость давления насыщенного пара от температуры:

где:

• $P_1$ и $P_2$ — давления на температуре $T_1$ и $T_2$ соответственно,
• $\Delta H_{vap}$ — теплота парообразования (для воды примерно 40,7 кДж/моль),
• $R$ — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
• $T_1$ и $T_2$ — температуры в Кельвинах (T(K) = T(°C) + 273).

Но для простоты можно воспользоваться готовыми данными из таблицы насыщенных паров, где давление для водяного пара при 17°C составляет примерно 1,95 кПа, а при 27°C — 3,56 кПа.

Значит, если водяной пар был отделен при 17°C, а затем нагрет до 27°C при неизменном объеме, его давление возрастет с 1,95 кПа до 3,56 кПа.

Задача 2. Количество стоградусного водяного пара для нагрева 10 кг воды.

Исходные данные:

• Масса воды $m = 10 \text{ кг}$,
• Начальная температура воды $T_1 = 10°C$,
• Конечная температура воды $T_2 = 60°C$,
• Температура пара $T_{пара} = 100°C$.

Решение:
Чтобы нагреть 10 кг воды с 10°C до 60°C, нам нужно использовать формулу для тепла:

где:

• $m$ — масса вещества (в данном случае воды),
• $c$ — удельная теплоемкость воды (для воды $c = 4186 \text{ Дж/(кг·°C)}$),
• $\Delta T = T_2 - T_1$ — изменение температуры.

Подставим данные:

Это количество тепла, которое нужно передать воде для её нагрева от 10 до 60°C.

Теперь, чтобы использовать водяной пар, нужно рассчитать, сколько его потребуется для передачи такого количества тепла. Для этого воспользуемся теплотой конденсации пара. Теплота конденсации для водяного пара при 100°C составляет примерно 2260 кДж/кг.

Количество пара $m_{пара}$, необходимое для нагрева воды:

Итак, для нагрева 10 кг воды от 10°C до 60°C потребуется примерно 0,885 кг стоградусного водяного пара.

Задача 3. Работа сил поверхностного натяжения при уменьшении площади поверхности керосина.

Исходные данные:

• Поверхностное натяжение керосина $\sigma = 2,4 \times 10^{-2} \text{ Н/м}$,
• Изменение площади поверхности $\Delta A = 25 \text{ см}^2 = 25 \times 10^{-4} \text{ м}^2$.

Решение:
Работа, совершенная силами поверхностного натяжения при изменении площади поверхности, вычисляется по формуле:

где:

• $\sigma$ — поверхностное натяжение,
• $\Delta A$ — изменение площади.

Подставим данные:

Значит, работа, совершенная силами поверхностного натяжения при уменьшении площади поверхности керосина на 25 см², составит $6 \times 10^{-6}$ Дж.

Итак, решения всех трех задач:

1. Давление насыщенного водяного пара после нагрева с 17°C до 27°C увеличится с 1,95 кПа до 3,56 кПа.
2. Для нагрева 10 кг воды от 10°C до 60°C потребуется около 0,885 кг стоградусного водяного пара.
3. Работа сил поверхностного натяжения при уменьшении площади поверхности керосина на 25 см² составит $6 \times 10^{-6}$ Дж.

Надеюсь, это помогло!