ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Молекулярная. Контрольная 1.12

[Александр Сакович]

1.12 (15). В закрытом сосуде постоянного объёма при комнатной температуре долгое время находится влажный воздух. На стенках внутри сосуда видна обильная роса. Температуру воздуха медленно увеличивается на 40 К. Роса на стенках сосуда при этом полностью пропадает. Как изменяются при этом концентрация молекул водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Анализ условия. 1) По условию в закрытом сосуде находятся влажный воздух — это смесь сухого воздуха и водяного пара.
2) Так как на стенках есть роса, то пар насыщенный, а относительная влажность воздуха 100%.
3) По условию объем V сосуда (и пара с воздухом) не изменяется.
4) По условию температура T воздуха и пара увеличивается.
5) Так как после нагревания на стенках роса пропадает, то пар становится ненасыщенным, и его влажность меньше 100%.
Определим, как изменяются концентрация n молекул пара и относительная влажность φ воздуха в сосуде при увеличении температуры T.

Решение. 1) Определим, как изменяется концентрация n молекул пара при увеличении температуры T при постоянном объеме V.
Концентрация n молекул пара равна
\[n=\frac{N}{V},\]
где N — число молекул пара в сосуде.
По условию роса на стенках сосуда пропадает, т.е. вся влага со стенок испаряется, и молекул пара N становится больше. Так как объем V пара не изменяется, то из данного уравнения следует, что концентрация n молекул пара увеличивается.
Это соответствует изменению № 1.

2) Определим, как изменяется относительная влажность φ воздуха в сосуде при увеличении температуры T при постоянном объеме V.
Из анализа условия (см. анализ условия пункты 2 и 5) получаем, что вначале относительная влажность была 100%, а затем стала меньше 100%. Следовательно, относительная влажность φ уменьшилась.
Это соответствует изменению № 2.
Ответ: 12.