Question

В герметично закрытую стеклянную колбу с водой поместили пробку. Вода постепенно испарялась. На графике представлена зависимость концентрации $n$ молекул водяного пара от времени $t$. Температура внутри колбы оставалась постоянной на протяжении всего опыта. По окончании опыта в колбе ещё присутствовала жидкая вода.

![](https://imgur.com/placeholder_graph)

Выберите все верные утверждения:

1) На участке 1 плотность водяных паров уменьшалась.
2) На участке 2 давление водяных паров не менялось.
3) На участке 1 водяной пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный.
4) На участке 1 давление водяных паров уменьшалось.
5) На участке 2 плотность водяных паров увеличивалась.

Accepted Answer

23

Answer

Идея решения: проанализировать два этапа испарения — ненасыщенный пар (участок 1) и насыщенный пар (участок 2) — с использованием связи между концентрацией, плотностью и давлением идеального газа.

**Участок 1** (концентрация растёт): вода испаряется, молекулы пара накапливаются в замкнутом объёме. Пар остаётся ненасыщенным, так как концентрация ещё не достигла максимально возможного значения при данной температуре.

Для идеального газа при постоянной температуре:
$$p = nk_БT$$

где $n$ — концентрация, $k_Б$ — постоянная Больцмана, $T = 	ext{const}$.

Поскольку $n$ растёт, давление $p$ также растёт. Плотность $ho = nm$ (где $m$ — масса молекулы) тоже увеличивается.

**Утверждение 1** (плотность уменьшалась): **неверно** — плотность растёт.

**Утверждение 4** (давление уменьшалось): **неверно** — давление растёт.

**Участок 2** (концентрация постоянна): график горизонтален, $n = 	ext{const}$. Это означает, что достигнуто насыщение — концентрация пара равна концентрации насыщенного пара при данной температуре. Дальнейшее испарение невозможно, так как скорость испарения равна скорости конденсации.

Из $p = nk_БT$ при $n = 	ext{const}$ и $T = 	ext{const}$ получаем $p = 	ext{const}$.

Плотность $ho = nm = 	ext{const}$.

**Утверждение 2** (давление не менялось): **верно**.

**Утверждение 5** (плотность увеличивалась): **неверно** — плотность постоянна.

**Утверждение 3** (на участке 1 пар ненасыщенный, на участке 2 насыщенный): **верно** — это соответствует физике процесса: сначала концентрация растёт (ненасыщенный пар), затем стабилизируется на уровне насыщения (насыщенный пар).

Задание №9Молекулярная физика и термодинамикаЕГЭ по физике