
Два школьника на уроке физики решили надуть большой пустой пластиковый пакет. Вначале один из них вдул в него изо рта объём V1 = 2 л воздуха с относительной влажностью и температурой
а затем второй вдул туда же объём V2 = 3 л воздуха с относительной влажностью
и с той же температурой. Какая доля оказавшейся в пакете воды сконденсируется после его остывания до комнатной температуры
Давления насыщенных паров воды при температурах t1 и t2 равны, соответственно,
и
Изменением объёма пакета при остывании воздуха пренебречь.
Решение. 1. Относительная влажность воздуха по определению равна отношению парциального давления паров воды к давлению насыщенных паров воды при той же температуре, или отношению соответствующих плотностей паров:
откуда
2. Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона, которое можно применять к парам воды при низких давлениях, так что вначале надо определить полную массу m воды в пакете после смешивания двух порций влажного воздуха:
3. Затем, пренебрегая изменением суммарного объёма пакета найдём массу насыщенных паров воды в нём при температуре T2, учитывая сложение давлений паров по закону Дальтона:
4. Поскольку плотности паров при данном объёме пропорциональны их массам, окончательно получаем выражение для относительной влажности воздуха в конечном состоянии:
Значит, выпадет роса, и влажность воздуха на самом деле будет равна 100%.
5. Следовательно, сконденсируется доля воды, равная:
Ответ:
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: формулы для определения относительной влажности воздуха, закон Дальтона и уравнение Менделеева-Клапейрона); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
PDF-версии: