ГДЗ-Физика-задачник-10кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru.djvu (991536), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Решение. Давление водяных паров определим из табличных данных: при температуре 10'С р = 1,23 кПа, а при температуре 18 'С р = 2,07 кПа. Относительная влажность ор = — ' 100% = 59,4%. Р Ответ: ор = 59,4'/о. 564 Относительная влажность в комнате при температуре 16 'С составляет 65%. Как изменится она при понижении температуры воздуха на 4 К, если парциальное давление водяного пара останется прежниму Решение.
Относительная влажность ор = -Р- 100'/о, Ро. и при 1 = 16'С из табличных данных получим р„„= = 1,81 кПа. Тогда 0,65 = р/р „„, поэтому р = 1,18 кПа. При 1 = 16 'С вЂ” 4 'С = 12 'С. При такой температуре ра в = 1,4 кПа. Новое значение относительной влажности: ор = р/р„', 100'/о = 1,18 кПа/1,4 кПа 100'/о = 84о/о. Изменение влажности Ьу = 19% . Огвет: увеличится на 19% . 316 565, Относительная влажность воздуха вечером при 16'С равна 65%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 8 'С? Решение.
Относительная влажность равна <р = -8 — 100о/о, р». и где р — парциальное давление паров, ар„— давление насыщенного пара. Из табличных данных при 1 = 16 'С р„, = 1,81 кПа. Тогда 0,55 =р/р„„. Вычисления: р = (0,55 ° 1,81) кПа = 0,996 кПа. При 1 = 8 'С (р„„)1 = 1,06 > р, поэтому роса не выпа- дет. Ответ: не выпадет. 566 Для осушки воздуха, находящегося в баллоне вместимостью 10 л, в баллон ввели кусок хлорида кальция, который поглотил 0,18 г воды. Какова была относительная влажность воздуха в баллоне, если его температура равна 20 'Су Решение. Первоначальная плотность паров воды равна: р= — = ' =13 г/м . Лт 0 13г 3 з 10 10 м Но при 1 = 20 'С плотность насыщенных паров воды, согласно табличным данным, равна: р„„= 17,3 г/м .
Поэтому относительная влажность воздуха ор = р/р 100'/о = 13/17,3 100% = 75о/о Ответ: р = 75о/о . 317 567 Днем при 20'С относительная влажность воздуха была 60'/о. Сколько воды в виде росы выделится из каждого кубического метра воздуха, если температура ночью понизилась до 8 'С? Решение. Если при 20'С относительная влажность 60%, то <р = 60'/о = р/р„„100'/о, где р — плотность паров воды, а р„„— плотность насыщенных паров при данной температуре.
Согласно табличным данным р„„= 17,3 г/м, поэтому р= — . 17,3г/м = 104 г/м . 60 з з 100 При температуре воздуха г = 8 'С р„= 8,3г/м > р, вода будет конденсироваться из воздуха, при этом из каждого кубического метра воздуха выделится вода, масса которой 1м (р — р„„)=2,1г. з Ответ: 2,1 г воды. 568 8 цилиндре под поршнем находится водяной пар массой 0,4 г при температуре 290 К. Этот пар занимает объем 40 л. Как можно сделать пар насыщенным? Решение.
Температура пара в цилиндре Т = 290 К, что соответствует 17'С. Плотность паров р = т/г" = 0,4 г/(40 ° 10 м ) = 10 г/м . Из табличных данных видно, что при данной плотности и температуре пар ненасыщенный, но если температуру снизить до 11 С (или 284 К), то пар станет 318 насыщенным. При неизменной температуре 20 'С можно сделать пар насыщенным, уменьшив объем, тогда при Р = Р„где т'1= — = ' " =2,8 10 м =28л, Рвл 14,5 г/и пар также станет насыщенным. Ответ: либо уменьшить при постоянном объеме температуру до 11 'С, либо изотермически сжать до 28 л. 570 Влажный термометр психрометра показывает 10 "С, а сухой 14 'С.
Найти относительную влажность, парциальиое давление и плотность водяного пара. Решение. Согласно психрометрической таблице относительная влажность воздуха 60%. Так как именно показания сухого термометра дают верную температуру воздуха, то 1 = 14 'С. При этом парциальное давление равно: р =р„, . 60% = 1,6 кПа 0,6 = 960 Па, а плотность водяного пара р = рв в 60% = 12,1 г/м 0,6 = 7,3 г/м .
Ответ: <р = 60%; р = 960 Па; р = 7,3 г/м . з 571 Нри 4'С сухой и влажный термометры психрометра давали одинаковые показания. Что покажет влажный термометр, если температура повысилась до 10 'С? если она повысилась до 16 *С7 Считать, что парциальное давление водяного пара остается неизменным. Решение.
Сухой термометр психрометра показывает обычную температуру окружающего воздуха, в то время как температура влажного психрометра обыч- 319 но опускается до значения, при котором давление насыщенного пара равно парциальному давлению пара в окружающем воздухе. Уменьшение температуры происходит за счет испарения воды с поверхности влажной ткани, которой обернут влажный термометр. Поэтому равенство показаний сухого и влажного термометра означает, что при 4'С пар является насыщенным (это отражено и в психрометрической таблице). Из табличных данных можно, следовательно, найти давление пара в воздухе при 4 'С: р, = 0,81 кПа.
Согласно условию при температуре 10 'С парциальное давление пара остается неизменным. Но при этой температуре давление насыщенного пара, согласно табличным данным, равно рэ = 1,23 кПа. Следовательно, относительная влажность р1/рг = 0 81/1,23 = 66Ъо . Поэтому, согласно психрометрической таблице, температура влажного термометра должна быть ниже 10 'С на 3 'С, т. е. должна быть равной 7'С. Аналогично определяются показания влажного термометра при 16 'С: давление насыщенного водяного пара при 16 'С равно рз = 1,81 кПа; относительная влажность р~/рз = 45%; разность показаний сухого и влажного термометра Лг=б'С; температура влажного термометра равна: 16 'С вЂ” 6 'С = 10 'С.
Ответ: 7 'С; 10 'С. 320 27. Поверхностное натяжение. Смачивание. Калиллярные явления 572. на одном конце соломинки выдули мыльный пузырь и поднесли другой ее конец к пламени горящей свечи. Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторону е Решение. Пламя свечи будет отклоняться в сторону струей воздуха, выходящей из соломинки из-за разности давлений воздуха внутри мыльного пузыря и снаружи его. Эта разность давлений обеспечивается силами поверхностного натяжения мыльной пленки пузыря.
573. с какой силой действует мыльная пленка на проволоку АВ (рис. 98), если длина проволоки 3 см е Какую работу надо совершить, чтобы переместить проволоку на 2 см? Рис. 98 Решение. Сила натяжения, действующая на проволоку длиной Л, Р= 2оЬ, где а — коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора, а коэффициент 2 учитывает то об- 321 ! ! ге~пеппе ззпеи пи физике!О-З! «и.
стоятельство,что мыльная пленка имеет две поверхности раздела «мыльный раствор — воздух». Работа А, которую нужно совершить, чтобы переместить проволоку на расстояние в, равна по модулю работе силы поверхностного натяжения на этом пути: Вычисления: Р=2 40мН!м 0,03м= 2,4мН; А=2,4мН 0,02м= = 0,048 мДж = 48 мкДж. Ответ: Р = 2,4 мН; А = 48 мкДж. 574.
Положите на поверхность воды спичку и коснитесь воды кусочком мыла по одну сторону вблизи спички. Объясните наблюдаемое явление. Найдите силу, приводящую спичку в движение, если длина спички 4 см. Решение. Когда мыло коснется воды, спичка быстро отплывает в сторону. Связано это явление с тем, что вода и мыльный раствор имеют разные коэффициенты поверхностного натяжения. В результате спичка начинает удаляться от мыла под действием силы Г=(о,— о )Ь, где пв и о„— коэффициенты поверхностного натяже- ния воды и мыльного раствора, Ь вЂ” длина спички. Вычисления: Р = (73 мН/м — 40 мН/м~ 0,04 м = 1,3 мН. Ответ: Р = 1,3 мН. 322 5?5 Какова масса капли воды, вытекающей из пипетки, в момент отрыва, если диаметр отверстия пипетки равен 1,2 мм? Считать, что диаметр шейки капли равен диаметру отверстия пипетки.
Решение. Отрыв капли воды от пипетки станет возможным, когда сила поверхностного натяжения, действующая на каплю и приложенная на линии границы между поверхностью капли и краем пипетки, равна силе тяжести, действующей на каплю. Линия границы имеет форму окружности с диаметром отверстия пипетки В. Поэтому уравнение баланса сил имеет вид где т — масса капли, д — ускорение свободного падения, а — коэффициент поверхностного натяжения. Тогда ая.р т=— а Вычисления: 73 мН/м ° 3,14 0,0012 м 28 ' 10 а кг = 28 мг. 9,8 м!с Ответ: т = 28 мг. 577 Нз капельницы накапали равные массы сначала холодной, а затем горячей воды. Как и во сколько раз изменялся коэффициент поверхностного натяжения воды, если в первом случае образовалось 40, а во втором 48 капель? Плотность воды считать оба раза одинаковой.
Решение. Для ответа на вопрос задачи используем формулу для коэффициента поверхностного натяжения, полученную в предыдущей задаче: тд а= —. ало 323 Здесь т — общая масса капель, и — их число, З— диаметр пипетки. Согласно этой формуле коэффициент поверхностного натяжения обратно пропорционален числу капель.
Следовательно, в случае горячей воды этот коэффициент уменьшился в 48/40 = 1,2 раза. Ответ: уменьшился в 1,2 раза. 578 Тонкое проволочное кольцо К диаметром 34 мм, подвешенное к пружине А с указателем Я, погружают в сосуд В с водой (рис. 99). Отметив положение указателя на шкале Я, медленно опускают сосуд. Пружина при этом растягивается. В момент отрыва кольца от жидкости вновь отмечают положение указателя на шкале.
Какое значение коэффициента поверхностного натяжения воды получено, если пружина растянулась на 31 мм7 Жесткость пружины 0,5 Н/м. Решение. Запишем уравнение баланса сил вдоль вертикальной оси двух помеченных на шкале состояний кольца: тд+Г, =Р . Здесь гп — масса кольца, Р проекция на ось равнодействующей силы поверхностного натяжения, Ру — сила упругости. Для кольца, еще не опущенного в сосуд, (2) ту= Йх, где х — начальное удлинение пружины, )з — упругость. Силы поверхностного натяжения в этом случае направлены горизонтально, так что проекция их равнодействующей на вертикальную ось равна нулю.
Рпс. 99 324 В момент отрыва кольца уравнение баланса сил (1) имеет вид пть'+ 2пРа = /г(х + Лх), (3) где Р— диаметр кольца, о — коэффициент поверхностного натяжения, Ьх — дополнительное удлинение пружины. Коэффициент 2 в формуле для силы поверхностного натяжения учитывает, что имеются две границы раздела екольцо — поверхность жидкостна — внутри кольца и вне его. Из системы уравнений (2), (3) получаем формулу для коэффициента поверхностного натяжения воды: лах о= —.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
