До какой температуры нужно нагреть запаянный шар, содержащий 9 г воды, чтобы шар

Условие задачи:

До какой температуры нужно нагреть запаянный шар, содержащий 9 г воды, чтобы шар разорвался, если известно, что стенки шара выдерживают давление не более 4,053 МПа, а его объем 1,2 л?

Задача №4.2.8 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(m=9\) г, \(p=4,053\) МПа, \(V=1,2\) л, \(T-?\)

Решение задачи:

Если нагревать запаянный шар с водой, то вода рано или поздно превратится в водяной пар, который оказывает давление на стенки шара. Когда давление водяного пара станет равным максимальному давлению \(p\), которое может выдержать шар, он разорвётся.

Давайте запишем уравнение Клапейрона-Менделеева, чтобы определить до какой температуры нужно нагреть водяной пар, чтобы он оказывал давление \(p\):

\[pV = \frac{m}{M}RT\]

Откуда температура равна:

\[T = \frac{{pVM}}{{mR}}\]

Молярная масса водяного пара \(M\) равна 0,018 кг/моль. Переведем массу воды (или водяного пара) и объем шара в систему СИ:

\[9\;г = 0,009\;кг\]

\[1,2\;л = 0,0012\;м^3\]

Посчитаем ответ:

\[T = \frac{{4,053 \cdot {{10}^6} \cdot 0,0012 \cdot 0,018}}{{0,009 \cdot 8,31}} = 1170,5\;К\]

Ответ: 1170,5 К.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

4.2.7 Сколько молекул хлора содержится при нормальных условиях в колбе емкостью 0,5 л?
4.2.9 Сколько молекул воздуха содержится в комнате объемом 60 м3 при нормальных
4.2.10 Сколько весит воздух, занимающий объем 150 л при температуре 15 C и давлении