Question

Испарение воды После того, как школьник выпил всю воду из бутылки, в ней осталось V=0,05 млV=0,05 мл воды в виде капель на стенках. Он плотно закрыл бутылку и поставил её около окна. Под действием солнечных лучей вся вода внутри бутылки испарилась. Определите плотность получившейся смеси, если первоначальная плотность воздуха составляет ρ0=1,2 кг/м3ρ0=1,2 кг/м3, а плотность воды — ρв=1000 кг/м3ρв=1000 кг/м3. Ответ выразите в кг/м3кг/м3, округлив до десятых. Вместимость бутылки равна V0=0,5 лV0=0,5 л.

Answer 1

p смеси =1.2кг/м3+0.5кг/м3=1.7кг/м3

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения массы. Изначально вода в бутылке имела объем V = 0,05 мл. После испарения вся вода превратилась в водяной пар, который смешался с воздухом в бутылке.

Объем смеси воздуха и водяного пара в бутылке остается неизменным и равен исходному объему бутылки V0 = 0,5 л = 0,5 дм³ = 500 мл.

Плотность смеси можно рассчитать, разделив массу смеси на ее объем. Масса смеси складывается из массы воздуха и массы испарившейся воды.

Масса воздуха можно рассчитать, умножив его плотность на объем:

mвоздуха = ρ0 * V0 = 1,2 кг/м³ * 0,5 дм³ = 0,6 кг

Теперь нам нужно рассчитать массу испарившейся воды. Для этого мы можем воспользоваться уравнением состояния идеального газа:

p * V = m * R * T

где p - давление, V - объем, m - масса, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Так как объем и температура остаются неизменными, отношение массы испарившейся воды к массе воздуха будет равно отношению давления водяного пара к давлению воздуха:

mводы / mвоздуха = pводы / pвоздуха

pвоздуха = ρ0 * g * h

где g - ускорение свободного падения, h - высота.

Поскольку высота не указана, можно предположить, что она мала, и учитывать только давление на уровне моря, которое примерно равно 101325 Па.

Теперь мы можем рассчитать отношение давлений:

pводы / pвоздуха = ρв * g * h / (ρ0 * g * h) = ρв / ρ0 = 1000 кг/м³ / 1,2 кг/м³ ≈ 833,3

Таким образом, масса испарившейся воды будет составлять около 833,3 раза меньше массы воздуха:

mводы ≈ mвоздуха / 833,3 = 0,6 кг / 833,3 ≈