В сосуде под поршнем при комнатной температуре долгое время находятся вода и водяной пар. Масса воды равна массе пара. Объём сосуда медленно изотермически увеличивают в 3 раза.
Выберите все утверждения, которые верно отражают результаты этого опыта.
1) Плотность пара в начале и конце опыта одинакова.
2) Давление пара сначала было постоянным, а затем стало уменьшаться.
3) Концентрация пара в сосуде в начале опыта меньше, чем в конце опыта.
4) В конечном состоянии давление пара в сосуде в 3 раза меньше первоначального.
5) Масса пара в сосуде увеличивается в 2 раза.
1) 
Так как вода и пар находятся под поршнем долгое время, то между ними устанавливается динамическое равновесие. При увеличении объёма вода начинает испаряться до тех пор, пока полностью не испарится или пока увеличение объёма не прекратится. Определим во сколько раз надо увеличить объём для полного испарения воды. Пусть масса пара и воды равны 
. Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:
где 
– давление водяного пара, 
– объём, 
– количество вещества, 
– молярная масса, 
– температура.
При испарении пар остается насыщенным, значит, давление постоянно. Тогда запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для начального состояния и состояния в котором полностью испарилась вода:
Так как по условию 
, то
То есть необходимо увеличить объём в 2 раза для полного испарения воды. После полного испарения воды масса пара не будет увеличиваться. Плотность можно найти по формуле:
В начальном состоянии
В конечном состоянии
То есть они не равны.
2) 
Давление пара при испарении воды постоянно (так как пар остается насыщенным), затем оно подчиняется уравнению Менделеева-Клапейрона:
Так как при 
, масса пара становится постоянной, то при увеличении объёма давление пара начинает уменьшаться.
3) 
Концентрация пара:
где 
– количество молекул пара.
Так как при испарении воды количество молекул увеличивается в 2 раза, а объём увеличивается в 3 раза, то концентрация уменьшается.
4) 
Нет, отношение давлений равно:
5) 
Да, см. пункт 1.