ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p247.9: Влажность воздуха. Парциальное давление пара. Психрометр

План решения:

Относительная влажность воздуха (φ) определяется как отношение парциального давления водяного пара (p) к давлению насыщенного пара (p₀) при данной температуре: φ=p/p₀. При изотермическом процессе температура остаётся постоянной, следовательно, давление насыщенного пара p₀ не меняется. Согласно закону Бойля — Мариотта, при уменьшении объёма газа в n раз его давление возрастает в n раз (при условии, что пар не конденсируется). Нам нужно проверить, достигнет ли новое давление пара давления насыщения.

Вычисление:

Исходная относительная влажность φ₁=45%=0,45. Это означает, что начальное парциальное давление пара p₁=0,45p₀.

Объём уменьшили в 3 раза (V₂=V₁/3). Если бы весь пар оставался в газообразном состоянии, то по закону Бойля — Мариотта (p₁V₁=p₂′V₂) новое давление пара составило бы:

Однако физически парциальное давление водяного пара не может превышать давление насыщенного пара p₀ при данной температуре. Как только расчётное давление 1,35p₀ превышает предельно возможное значение p₀, избыток пара начинает конденсироваться в жидкость. Процесс сжатия продолжается до тех пор, пока давление пара не стабилизируется на уровне p₀.

Таким образом, конечное парциальное давление пара будет равно p₂=p₀.

Рассчитаем новую относительную влажность φ₂:

Проверка и вывод:

Вариант ответа «135%» является ловушкой для тех, кто механически умножает влажность на коэффициент сжатия, игнорируя физический предел насыщенности. Варианты «90%» и «15%» не имеют физического обоснования в рамках данного процесса. Поскольку после сжатия часть пара сконденсировалась, воздух над жидкостью стал насыщенным. Относительная влажность насыщенного воздуха всегда равна 100%.