Question

Богом прошу, помогите с двумя задачами по физике! 1. Когда в закрытой комнате объёмом 40 м³ испаряли воду массой 120 г, относительная влажность воздуха увеличилась вдвое. Температура в комнате была постоянной, плотность насыщенного водяного пара при этой температуре равна 15 г/м³. Определите начальное значение относительной влажности воздуха.2. Для определения поверхностного натяжения жидкости использовали вертикально пипетку, радиус опоры которой составляет 1 мм. Общая масса 100 капель, которые вытекли из пипетки, равна 12,56 г. Определите поверхностное натяжение жидкости. Считайте, что в момент отрыва от пипетки диаметр шейки капли равнен диаметру опоры. Считайте, что g = 10 м/с²; π = 3,14.

Answer 1

Задача 1.
Относительная влажность воздуха выражает отношение абсолютной влажности воздуха, к абсолютной влажности (плотность) насыщенного пара.
Фи = p/рн
Абсолютная влажность воздуха равна частному массы пара и объёма воздуха
p=mп/Vв
Объединяем формулы
Фи=mп/(Vв*pн)
Распишем для пара до и после испарения воды
Фи1=mп1/(Vв*pн)
Фи2=mп2/(Vв*pн)
По условию задачи Фи2=2Фи1
И мп2=мп1+120г (испарение воды), следовательно
mп1+120г/(Vв*pн)=2*mп1/(Vв*pн)
2mп1=mп1+120г
mп1=120г
По формуле относительной влажности для первого случая дорешиваем задачу
Фи=120г/(40м^3 * 15г/м^3)=0.2
Или 20%
Задача 2.
Сила тяжести численно равна силе поверхностного натяжения
|Fт|=|Fп|
Сила поверхностного натяжения равна произведению коэффициента поверхностного натяжения жидкости и площади поверхности.
Fп=сигма*S
Сила тяжести равна произведению массы одной капли и УСП
Fт=mg
Выражаем обе части уравнения через формулы и выражаем коэффициент поверхностного натяжения
сигма=mg/S
Площадь поверхности будет кругом с радиусом, равным радиусу опоры, а также массу одной капли можно прелставить как отношение массы всех капель к их количеству.
S=2πR
m=M/N
Применяем в решении
сигма=mg/2πR
Сигма=Mg/2πRN
Сигма=(1256*10^-5кг*10м/с^2)/(2*3.14*10^-3м*100)=0.2Н/м

Answer 2

Конечно, помогу с решением обеих задач по физике.

1. Начнем с первой задачи.

Для решения этой задачи, воспользуемся уравнением состояния водяного пара, которое связывает массу испарившейся воды с изменением относительной влажности воздуха:

m = V * (ρ_насыщ - ρ_возд) * φ,

где: m - масса испарившейся воды (120 г), V - объем комнаты (40 м³), ρ_насыщ - плотность насыщенного водяного пара (15 г/м³), ρ_возд - плотность воздуха, φ - начальная относительная влажность воздуха (число, которое мы должны найти).

Также из условия задачи известно, что относительная влажность увеличилась вдвое, следовательно, после испарения влажность стала φ_конеч = 2 * φ.

Температура в комнате была постоянной, значит, можно считать плотность воздуха постоянной.

Теперь давайте найдем плотность воздуха в начальный момент (ρ_возд_нач):

m = V * (ρ_насыщ - ρ_возд_нач) * φ,

ρ_возд_нач = V * (ρ_насыщ - m/φ) / V ρ_возд_нач = ρ_насыщ - m/φ.

Аналогично найдем плотность воздуха в конечный момент (после испарения) (ρ_возд_кон):

m = V * (ρ_насыщ - ρ_возд_кон) * φ_кон, m = V * (ρ_насыщ - ρ_возд_кон) * 2φ.

Теперь найдем значение относительной влажности воздуха в начальный момент:

ρ_возд_нач = ρ_насыщ - m/φ, φ = m / (ρ_насыщ - ρ_возд_нач).

Теперь подставим значения и рассчитаем φ:

φ = 120 г / (15 г/м³ - ρ_возд_нач).

2. Перейдем ко второй задаче.

Поверхностное натяжение жидкости (σ) можно найти, используя формулу:

σ = (m * g) / (4 * π * r),

где: m - масса всех капель (12,56 г), g - ускорение свободного падения (10 м/с²), r - радиус опоры пипетки (1 мм = 0,001 м).

Теперь подставим значения и рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (σ):

σ = (12,56 г * 10 м/с²) / (4 * 3,14 * 0,001 м).

Выполним вычисления:

σ = 125,6 Н/м.

Таким образом, начальное значение относительной влажности воздуха равно φ = 120 г / (15 г/м³ - ρ_возд_нач), а поверхностное натяжение жидкости составляет 125,6 Н/м. Вам осталось только подсчитать значение φ, зная плотность воздуха (ρ_возд_нач).