Всё про влажность и водяной пар за 4 часа | Олимпиадная физика

• Приветствие и проверка связи.  

• Вебинар посвящен олимпиадам по физике, но полезен и для ЕГЭ.  

• Объяснение рассылок и важности вебинара.  

• Теория влажности водяного пара интересна и сложна.  

• Важно понимать физические процессы, а не просто запоминать формулы.  

• Теория полезна как для олимпиадников, так и для ЕГЭ.  

• Задачи на влажность водяного пара похожи на задачи ЕГЭ.  

• Олимпиадные задачи сложнее, но тема сложная.  

• Важность скидок на курсы и промокодов.  

• Процесс испарения происходит при любой температуре.  

• Испарение происходит только с поверхности жидкости.  

• Испарение с твердых тел незначительно.  

• Закрытие сосуда крышкой предотвращает улет молекул.  

• Молекулы могут переходить из газообразного состояния в жидкое.  

• Обратный процесс называется конденсацией.  

• Увеличение температуры ускоряет испарение.  

• Увеличение площади поверхности жидкости ускоряет испарение.  

• Уменьшение концентрации водяного пара увеличивает скорость испарения.  

• При испарении температура жидкости уменьшается.  

• Быстрые молекулы улетают, оставляя медленные, что снижает среднюю скорость движения молекул и температуру.  

• В закрытом сосуде с жидкостью и паром происходит процесс конденсации.  

• В закрытом сосуде молекулы водяного пара могут конденсироваться обратно в жидкость.  

• Чем больше молекул водяного пара, тем больше молекул может конденсироваться.  

• В конечном итоге достигается равновесие, когда количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся.  

• Насыщенный пар — это состояние равновесия, когда количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся.  

• В закрытом сосуде с водой и паром достигается состояние насыщенного пара.  

• Скорость испарения зависит от концентрации водяного пара, и со временем она уменьшается, достигая равновесия.  

• Скорость испарения — это количество молекул, вылетающих вверх в единицу времени, минус количество молекул, вылетающих вниз.  

• В начале процесса скорость испарения высокая, но со временем уменьшается из-за конденсации.  

• В состоянии насыщенного пара испарение прекращается, и количество молекул, вылетающих вверх, равно количеству молекул, вылетающих вниз.  

• Увеличение давления других газов уменьшает скорость испарения.  

• Давление насыщенного пара не зависит от давления над водой.  

• Скорость испарения уменьшается при увеличении давления над водой.  

• В итоге скорость испарения достигает нуля, когда количество испаряющихся и конденсирующихся молекул становится одинаковым.  

• В реальной жизни процесс испарения не достигает идеального нуля, но стремится к нему.  

• Насыщенный пар достигается через короткий промежуток времени.  

• Давление насыщенного пара зависит от концентрации водяного пара.  

• Концентрация насыщенного пара определяется только температурой.  

• Увеличение температуры увеличивает скорость испарения и концентрацию насыщенного пара.  

• Увеличение температуры приводит к большему числу молекул, стремящихся испариться.  

• В состоянии равновесия концентрация насыщенного пара увеличивается с ростом температуры.  

• В бытовом диапазоне температур зависимость концентрации насыщенного пара от температуры имеет экспоненциальный характер.  

• Давление насыщенного пара зависит только от температуры.  

• Давление насыщенного пара является максимально возможным давлением при данной температуре.  

• Давление насыщенного пара определяет максимально возможное давление водяного пара при заданной температуре.  

• Давление и концентрация насыщенного пара являются табличными величинами.  

• Плотность насыщенного пара пропорциональна концентрации и зависит от температуры.  

• При температуре 373 К давление насыщенного пара равно 100 кПа или одной атмосфере.  

• Относительная влажность определяется как отношение давления насыщенного пара к текущему давлению.  

• Формула относительной влажности важна для понимания состояния атмосферы и климата.  

• Абсолютная влажность - это плотность водяных паров в единице объема.  

• Относительная влажность - это отношение давления водяного пара к давлению насыщенного пара при заданной температуре.  

• Формула относительной влажности: отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара.  

• При определенной температуре давление водяного пара определяет его состояние: пар или жидкость.  

• Если давление водяного пара превышает давление насыщенного пара, молекулы воды переходят в жидкое состояние.  

• Давление показывает, насколько молекулы сжаты в ограниченном сосуде.  

• Процесс кипения - это процесс испарения на максимальных условиях.  

• Давление водяного пара можно найти с помощью уравнения состояния идеального газа.  

• Давление насыщенного пара растет быстро с увеличением температуры.  

• Давление насыщенного пара при разных температурах можно найти в таблице.  

• При повышении температуры давление насыщенного пара увеличивается значительно.  

• При повышении температуры конденсация уменьшается из-за увеличения числа быстрых молекул.  

• В воде всегда есть растворенный газ.  

• Растворенный газ влияет на давление насыщенного пара и другие физические свойства воды.  

• В любой жидкости всегда есть растворенный газ.  

• Растворенные пузырьки газа очень маленькие и невидимые.  

• Внутри пузырька газа находятся молекулы водяного пара.  

• Внутри пузырька создается давление, равное атмосферному.  

• Высота столба жидкости не учитывается.  

• Давление внутри пузырька зависит от температуры и примесей.  

• Внутри пузырька находится насыщенный пар.  

• При повышении температуры давление насыщенного пара увеличивается.  

• Пузырек начинает раздуваться и подниматься вверх.  

• Пузырек поднимается вверх и лопается, выпуская молекулы пара.  

• Процесс кипения происходит при температуре, когда давление насыщенного пара равно окружающему давлению.  

• Кипение происходит по всему объему жидкости.  

• Температура кипения определяется окружающим давлением.  

• В горах температура кипения ниже из-за пониженного давления.  

• В скороварках давление повышается для увеличения температуры кипения.  

• Вопросы и комментарии приветствуются.  

• Не забывайте ставить лайки и подписываться на канал.  

• Давление других газов и силы поверхностного натяжения учитываются, но не важны для кипения.  

• Пузырек в воде испытывает давление атмосферного воздуха и насыщенного пара.  

• Если давление насыщенного пара меньше атмосферного, пузырек сжимается и не всплывает.  

• При равенстве давлений пузырек раздувается и всплывает.  

• Пузырек лопается, выпуская молекулы водяного пара, что приводит к кипению.  

• Медленное нагревание важно для достижения состояния насыщенного пара.  

• Влажность встречается в задачах 23, 24, 21 и 1 части ЕГЭ.  

• Влажность может быть трехбальной или двухбальной задачей.  

• Вода может существовать в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.  

• При стандартном давлении 105 Па и температуре 100°C вода находится в жидком состоянии.  

• При 0°C вода переходит из твердого состояния в жидкое.  

• Тройная точка воды: температура 273.16 К и давление 610 Па.  

• В этой точке лед, вода и пар могут существовать одновременно.  

• Давление и температура определяют агрегатное состояние воды.  

• Сублимация — переход из твердого состояния в газообразное без плавления.  

• Для сублимации воды требуется экстремально низкое давление.  

• Тройная точка позволяет льду, воде и пару существовать одновременно.  

• Завершение теории и переход к разбору задач.  

• Введение в понятие точки росы.  

• Важность понимания точки росы для ЕГЭ и олимпиад.  

• Использование диаграммы p-t для работы с паром.  

• Давление насыщенного пара зависит только от температуры.  

• Охлаждение пара и рост относительной влажности.  

• Изобарное охлаждение пара и уменьшение давления насыщенного пара.  

• Рост относительной влажности при охлаждении.  

• Точка росы как температура, при которой пар становится насыщенным.  

• Конденсация при относительной влажности выше 100%.  

• Перенасыщенный пар и его конденсация.  

• Переход к решению задач.  

• Решение олимпиадных задач, актуальных для ЕГЭ.  

• Введение в условия задачи: водяной пар массой 3 грамма, изотермическое сжатие при 81°C.  

• Давление насыщенного пара при 81°C и его значение.  

• Изотермическое сжатие водяного пара и возможность конденсации.  

• Изменение количества вещества при конденсации.  

• Анализ уравнения состояния идеального газа и его применение к водяному пару.  

• Конденсация происходит только при насыщенном паре.  

• Испарение происходит, когда количество испаряющихся молекул больше, чем конденсирующихся.  

• Конденсация происходит, когда количество испаряющихся молекул меньше, чем конденсирующихся.  

• Конденсация возможна только при насыщенном паре.  

• Процесс конденсации можно изобразить в координатах PV.  

• Объем и давление изменяются при конденсации.  

• Пар сжимается изотермически, если он ненасыщенный.  

• Давление и объем изменяются при сжатии.  

• Пар достигает состояния насыщения при определенной температуре.  

• Относительная влажность определяется как отношение давления водяного пара к давлению насыщенного пара.  

• При сжатии пара его относительная влажность растет до 100%.  

• При дальнейшем сжатии пар начинает конденсироваться.  

• Изотермический процесс означает, что количество вещества остается постоянным.  

• В задачах часто ошибочно называют изотермический процесс сжатия пара, хотя количество вещества меняется.  

• Важно понимать, что общее количество вещества остается постоянным, несмотря на изменение количества водяного пара и воды.  

• Пар считается идеальным газом.  

• Находим начальное давление пара, используя давление насыщенного пара.  

• Давление насыщенного пара делится на 1.8 для получения начального давления.  

• Объем уменьшился в 3.5 раза, давление увеличилось в 1.8 раза.  

• Происходит конденсация, когда пар достигает состояния насыщения.  

• Относительная влажность 100%, давление водяного пара равно давлению насыщенного пара.  

• Находим конечный объем пара, используя уравнение состояния.  

• Масса пара известна, но объем в начальном состоянии неизвестен.  

• Объем в начальном состоянии можно найти, используя массу и молярную массу.  

• Объем в начальном состоянии равен массе пара, деленной на молярную массу и универсальную газовую постоянную.  

• Давление насыщенного пара делится на 1.8 для получения начального давления.  

• Подставляем значения и получаем объем в начальном состоянии.  

• Задача подходит для 10 класса, но не для 11 класса.  

• Для 11 класса задача может быть сложной, но адекватной.  

• Переходим к следующей задаче.  

• Поршень делит объем горизонтально-герметичного цилиндра на две равные части.  

• В каждой части находится вода и водяной пар при температуре 373 К.  

• Пар насыщенный, так как в сосуде есть вода и водяной пар.  

• Температура 373 К соответствует 100°C.  

• Давление насыщенного пара при этой температуре равно 105 Па.  

• Масса воды в каждой части в пять раз меньше массы пара.  

• Поршень находится на расстоянии 0.6 м от торца, площадь поперечного сечения 20 см².  

• Масса поршня такова, что давление на поршень равно 0.01 нормального атмосферного давления.  

• Найти массу воды в каждой части в начальном состоянии.  

• Температура в цилиндре поддерживается постоянной.  

• Объем воды намного меньше объема пара.  

• Давление слева и справа должно быть одинаковым.  

• Пар насыщенный, давление равно 105 Па.  

• Объем пара равен произведению расстояния на площадь.  

• Объем воды можно пренебречь по сравнению с объемом пара.  

• Масса пара равна произведению давления насыщенного пара, расстояния и площади.  

• Универсальная газовая постоянная и молярная масса воды.  

• Масса пара составляет 0.7 г.  

• Масса воды равна одной пятой массы пара, что составляет 0.14 г.  

• Ответ на первый пункт задачи.  

• Цилиндр переворачивается, поршень перемещается вниз под действием силы тяжести.  

• Давление в нижней части цилиндра больше, чем в верхней.  

• Пар в нижней части сжимается и конденсируется.  

• В верхней части вода испаряется и превращается в пар.  

• В одной части сосуда происходит конденсация, в другой – испарение.  

• В верхней части вода полностью испарилась и превратилась в пар.  

• Анализ процесса завершен, переходим к следующему этапу.  

• Необходимо найти вертикальное перемещение поршня.  

• Рассматривается расстояние между двумя отсеками.  

• Уравнение состояния будет писаться по верхнему отсеку, так как в нижнем произошла дополнительная конденсация.  

• Количество вещества пара в каждом отсеке равно ню пара.  

• В верхнем отсеке количество пара равно шести пятым от начального.  

• Вода испарилась, и количество пара увеличилось на одну пятую.  

• Давление равно 0.99 п ноль.  

• Объем равен л два с.  

• Количество вещества равно шести пятым ню пара.  

• Выражение для л два: л два равно шесть пятых л.  

• Расстояние л два равно 8.11 метра.  

• Перемещение поршня равно 7.55 метра.  

• Важно проанализировать состояние пара изначально.  

• Понимание процессов конденсации и испарения помогает в решении задачи.  

• Задача решается легко после анализа процессов.  

• Задача с олимпиады Физтех, связанная с влажностью.  

• Задача для одиннадцатого класса, интересная и сложная.  

• Подвижный поршень делит объем горизонтально расположенного судна на два отсека.  

• В отсеках установлена температура 275 Кельвин.  

• Давление насыщенного пара воды при 275 Кельвинах равно 705 Паскалей.  

• Плотность воды при 275 Кельвинах составляет 1 грамм на сантиметр кубический.  

• Найти давление в сосуде до прогревания.  

• Найти объем первого отсека до прогревания.  

• Найти давление в сосуде после прогревания.  

• Азот при температурах выше нуля градусов остается газообразным.  

• Водяной пар и вода могут находиться в газообразном или жидком состоянии.  

• Необходимо определить агрегатное состояние воды в левом отсеке.  

• Возможные варианты: чистый газ, газ плюс жидкость, чистая жидкость.  

• Определение давления в левом отсеке для определения агрегатного состояния.  

• Давление в левом отсеке должно равняться давлению азота в правом отсеке.  

• Давление азота в правом отсеке должно равняться давлению воды в левом отсеке.  

• Записывается уравнение состояния азота.  

• Объем азота в правом отсеке меньше общего объема сосуда.  

• Минимальное давление азота при 275 Кельвинах составляет 30 килопаскалей.  

• Давление азота должно уравняться с давлением воды.  

• В левом отсеке находится чистая вода.  

• В левом отсеке находится вода, в правом отсеке азот.  

• Давление в сосуде до прогревания определяется давлением воды и объемом азота.  

• Давление в сосуде до прогревания составляет 3.5 кПа.  

• Объем воды много меньше объема сосуда, поэтому объемом воды можно пренебречь.  

• Азот занимает почти весь объем сосуда, создавая давление 3.5 кПа.  

• Объем первого отсека не равен нулю, несмотря на пренебрежение объемом воды.  

• Объем первого отсека можно рассчитать, разделив массу воды на плотность.  

• Объем первого отсека составляет 18 см³, что значительно меньше объема сосуда 150 л.  

• При прогревании до 100°C давление насыщенного пара увеличивается до 105 кПа.  

• Давление азота при новой температуре составляет 41 кПа, что меньше давления насыщенного пара.  

• В новом состоянии вода может быть в виде пара или насыщенного пара.  

• Предположим, что вся вода находится в парообразном состоянии.  

• Давление в левом и правом отсеках должно быть одинаковым.  

• Давление в левом отсеке составляет 62 кПа, что меньше давления насыщенного пара, что подтверждает предположение о парообразном состоянии воды.  

• Если давление в левом отсеке больше давления насыщенного пара, это означает, что часть пара сконденсировалась.  

• В этом случае давление в левом отсеке будет равно давлению насыщенного пара.  

• Автор благодарит зрителей за лайки и предлагает обсудить следующую задачу, связанную с влажным воздухом.  

• Рассматривается задача на влажный воздух.  

• Обсуждается теория влажного воздуха.  

• Приводится пример с Симбой, который любит влажный корм.  

• Влажный воздух состоит из сухого воздуха и водяного пара.  

• Сухой воздух состоит из молекул азота, кислорода и других примесей.  

• Водяной пар состоит из молекул воды.  

• Давление влажного воздуха равно сумме давлений сухого воздуха и водяного пара.  

• Водяной пар может конденсироваться, что влияет на его количество вещества.  

• Сухой воздух не конденсируется и подчиняется газовым законам.  

• Рассматривается задача с цилиндром и поршнем.  

• Определяется давление сухого воздуха при температуре 100 градусов.  

• Давление водяного пара при 7 градусах пренебрежимо мало.  

• Давление влажного воздуха равно 1.5p0.  

• Давление сухого воздуха при 7 градусах равно 1.5p0 минус атмосферное давление.  

• Давление водяного пара при 7 градусах пренебрежимо мало, что позволяет упростить расчет.  

• Записывается уравнение состояния для сухого воздуха при разных температурах.  

• Учитывается, что водяной пар может конденсироваться.  

• Рассчитывается высота, на которой остановится поршень при 7 градусах.  

• При охлаждении насыщенного водяного пара начинается конденсация.  

• Рассматривается сухой воздух, так как влажный воздух не является константой.  

• Деление нижнего значения на верхнее дает результат 5 см.  

• Рассматриваются задачи на влажный воздух.  

• Задача взята из вступительных испытаний МФТИ.  

• Уровень задач на олимпиадах часто заимствуется из вступительных испытаний.  

• Пробирка частично заполнена водой и открыта в атмосферу.  

• Вблизи поверхности воды пар насыщенный, у верхнего конца концентрация составляет 60% от насыщенного пара.  

• Пробирку закрывают крышкой и охлаждают на 2 Кельвина.  

• Давление насыщенного пара при температуре 30 мм рт. ст.  

• Изменение давления насыщенного пара связано с изменением температуры формулой 18 дельта Т на Т.  

• Изменение объема жидкости в пробирке пренебрежимо мало.  

• Пробирка частично заполнена водой и открыта в атмосферу.  

• Линейное изменение концентрации пара с высотой.  

• Атмосферное давление во всех слоях пробирки считается одинаковым.  

• Вблизи поверхности воды пар насыщенный, у верхнего конца концентрация составляет 60% от насыщенного пара.  

• Концентрация пара меняется по линейному закону от высоты.  

• Давление влажного воздуха везде равно атмосферному.  

• Концентрация влажного воздуха определяется суммой концентраций сухого воздуха и водяного пара.  

• С ростом высоты концентрация водяного пара уменьшается, а концентрация сухого воздуха увеличивается.  

• Давление сухого воздуха равно атмосферному минус давление насыщенного пара.  

• Среднее давление сухого воздуха равно атмосферному минус 0.8 давления насыщенного пара.  

• Среднее значение можно найти через среднее арифметическое при линейной зависимости.  

• Среднее давление сухого воздуха найдено как среднее арифметическое давлений.  

• Переходим ко второй ситуации для завершения задачи и анализа результатов.  

• Пробирку закрывают крышкой и охлаждают на два кельвина.  

• Давление влажного воздуха внутри пробирки изменяется.  

• Давление влажного воздуха равно сумме давлений сухого воздуха и водяного пара.  

• Давление водяного пара равно давлению насыщенного пара.  

• При закрытой крышке молекулы водяного пара равномерно распределены по всему сосуду.  

• Давление насыщенного пара можно найти по формуле, связывающей изменения давления и температуры.  

• Давление сухого воздуха не меняется при закрытии крышки.  

• Давление сухого воздуха пропорционально температуре.  

• Давление сухого воздуха в новом состоянии можно найти, разделив старое давление на новую температуру.  

• Давление влажного воздуха равно сумме давлений сухого воздуха и водяного пара.  

• Давление влажного воздуха уменьшается при охлаждении.  

• Давление влажного воздуха в новом состоянии равно сумме давлений в старом состоянии минус давление в начале.  

• Подставляем значения давления и температуры в формулу.  

• Давление влажного воздуха в новом состоянии составляет минус две целых четыре десятых миллиметра ртутного столба.  

• Проверка ответа: совпадение с ответом.  

• Описание пробирки с водой и паром.  

• Пар не достигает насыщенного состояния из-за улетания.  

• Давление влажного воздуха равно атмосферному.  

• Давление влажного воздуха в конце и начале.  

• Давление сухого воздуха и водяного пара.  

• Линейное изменение давления сухого воздуха.  

• Среднее давление сухого воздуха.  

• Закрытие пробирки и насыщение пара.  

• Давление насыщенного пара при изменении температуры.  

• Изменение давления насыщенного пара при изменении температуры.  

• Изменение температуры и давления сухого воздуха.  

• Закон Шарля для сухого воздуха.  

• Давление влажного воздуха в конце.  

• Оценка сложности задачи.  

• Возможность использования задачи на олимпиадах.  

• Переход к следующей задаче.  

• Описание задачи с жидкостью и паром.  

• Медленный нагрев и охлаждение системы.  

• Одинаковые работы в процессах.  

• Равновесие жидкости и пара.  

• Медленный нагрев в изобарическом процессе.  

• Насыщенный пар при медленном нагреве.  

• Давление насыщенного пара зависит от температуры.  

• Разделение процесса на два этапа.  

• Точка, где объем становится равным нулю.  

• Процесс один-два штрих происходит при постоянной температуре и давлении насыщенного пара.  

• Процесс продолжается до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.  

• В процессе два-три происходит изобарное нагревание пара без парообразования.  

• В процессе два-три пар нагревается от температуры ноль до температуры два ноль.  

• Давление остается постоянным, но температура увеличивается в два раза.  

• В адиабатическом процессе конденсация не происходит.  

• Процесс происходит медленно, чтобы пар успевал достичь насыщенного состояния.  

• Давление насыщенного пара зависит от температуры, поэтому при медленном процессе температура не меняется.  

• Процесс один-два происходит при постоянном давлении и температуре.  

• Процесс два-три является адиабатическим, и количество теплоты в нем равно нулю.  

• Необходимо найти количество теплоты в процессе один-два.  

• Процесс один-два включает работу и изменение внутренней энергии.  

• В процессе один-два происходит изменение внутренней энергии пара и жидкости.  

• Количество вещества пара и жидкости меняется.  

• Малярная теплота парообразования учитывается для процесса один-два.  

• Внутренняя энергия пара не меняется в процессе один-два.  

• Работа и изменение внутренней энергии системы происходят за счет малярной теплоты парообразования.  

• В процессе два-три учитывается изменение внутренней энергии и работа.  

• Работа в изобарном процессе равна изменению внутренней энергии.  

• В процессе два-три работа равна изменению внутренней энергии и работе в процессе один-два.  

• Количество теплоты в процессе один-два равно сумме малярной теплоты парообразования и работы.  

• Количество теплоты в процессе один-два рассчитывается через температуру три.  

• Процесс два-три используется для расчета изменения внутренней энергии и работы.  

• Количество теплоты в процессе один-два равно сумме малярной теплоты парообразования и работы.  

• Проверка правильности решения задачи.  

• Объяснение сложности задачи: газ нагревается от 0 до 200 градусов, но температура не меняется, если пар остается насыщенным.  

• Анализ процесса: насыщенный пар не меняет температуру, но давление может меняться.  

• Пар остается насыщенным, пока температура не меняется.  

• Процесс включает фрагмент насыщенного пара, затем пар перестает быть насыщенным.  

• Важно аккуратно записать процесс и учитывать удельную теплоту парообразования.  

• Удельная теплота парообразования учитывает изменение внутренней энергии и работу.  

• Процесс парообразования происходит при разных давлениях, что влияет на расчет.  

• Проблемы с расчетом работы и учетом жидкости в уравнении.  

• Предложение закончить стрим, так как участники устали.  

• Анонс будущих вебинаров по влажности для участников курсов.  

• Призыв к покупке курсов по физике ЕГЭ и ОГЭ, пока действуют скидки.  

• Прощание и напоминание подписаться на канал и поставить лайк.