chuyên đề hơi bão hòa

B NỘI DUNG I Lý thuyết chuyển thể Nhiệt chuyển thể: Nhiệt lượng mà vật rắn kết tinh nhận từ ngồi vào suốt q trình nóng chảy: Q =  m : Nhiệt nóng chảy riêng Nhiệt lượng mà chất lỏng nhận từ vào suốt q trình hố hơi: Q = L.m L: Nhiệt hố Hơi khơ bão hồ: Hơi khơ: chua đạt tới trạng thái bão hồ.(Tn theo định luật KLT) Hơi bão hoà: Là mà có q trình ngưng tụ Khi bào hồ áp suất khơng đổi: Áp suất bão hồ (khơng phụ thuộc vào thể tích hơi, tăng theo nhiệt độ) Đơ ẩm khơng khí Độ ẩm tuyệt đối: Khối lượng nước tính gam chứa 1m3 khơng khí (a) Độ ẩm cực đại: Khối lượng nước bão hoà tính gam chứa 1m3 khơng khí(A) Độ ẩm tương đối(tỷ đối): f = a/A = p/pbh P: áp suất riêng phần nước Pbh: Áp suất riêng phần nước bão hoà - Độ ẩm tỷ đối khơng khí lớn tốc độ bay nước khơng khí nhỏ Khi độ ẩm tỷ đối tức khơng khí bão hịa nước bay hơ ciủa nước ngừng lại - Nếu mặt thống chất lỏng khơng khí lưu chuyển(có gió) nước bay lên từ mặt thoáng lưu chuyển ngay, bảo đảm cho áp suất riêng phần nước sát mặt thống có giá trị p giá trị chun cho khí Tốc độ bay trì - Nếu khơng khí khơng lưu chuyển nước bay lên từ mặt thống làm cho lớp khơng khí gần mặt thống bão hịa nước Tuy nhiên nước lớp cịn khuếch tán khơng khí, làm cho áp suất riêng phần nước sát mặt thoáng nhỏ áp suất bão hòa chút, khiến cho tốc độ bay giảm * Điểm sương: Nhiệt độ hạ tới giá trị nước khơng khí bắt đầu ngưng tụ thành sương - Khi cịn khơ coi giống khí lý tưởng tuân theo quy luật khí lý tưởng Đường đẳng nhiệt thực nghiệm: Các tượng vật lý gắn với đường đẳng nhiệt biểu diễn hình vẽ mô tả sau: Xét đoạn đường đẳng nhiệt ABCD làm ví dụ ta có: Khi nhiệt độ dã đạt T TK , nén đẳng nhiệt khí khơng hố lỏng đường đẳng nhiệt có dạng hyperbol a Trạng thái tới hạn phân vùng Trở lại hình 6.4, nối tất đầu đoạn nằm ngang đường đẳng nhiệt thực nghiệm với điểm K ta thu đường cong dạng hình chng (QKR) Hình chng đường đẳng nhiệt tới hạn (TK) chia mặt phẳng pOV làm bốn vùng Vùng 1: ứng với trạng thái T > T K, giới hạn đường đẳng nhiệt TK Tại làm khí hố lỏng cách nén khí đẳng nhiệt, ta gọi vùng khí Vùng 2: ứng với trạng thái T < T K, giới hạn nửa hình chng KR nửa đường đẳng nhiệt TK Trong vùng nén khí theo q trình đẳng nhiệt làm cho khí hố lỏng Vùng gọi vùng Vùng 3: ứng với trạng thái hỗn hợp trạng thái chứa bão hồ chất lỏng giới hạn hình chng QKR, gọi vùng hỗn hợp (hoặc vùng trung gian) Vùng 4: ứng với trạng thái lỏng giới hạn nửa hình chng QK đường đẳng nhiệt TK Tại chứa hoàn toàn chất khí hố lỏng gọi vùng lỏng  Chú ý: Với loại khí khác ta có đường đẳng nhiệt (T K) khác Trạng thái tới hạn mang đặc trưng thuộc vùng b Ý nghĩa thực tiễn họ đường đẳng nhiệt Vandecvan Sau nghiên cứu đường cong thực nghiệm Angdriu ta nhận thấy ý nghĩa thực tiễn suy từ họ đường đẳng nhiệt Vandecvan sau: a) Trong vùng nhiệt độ cao (T > TK), dù nén khí áp suất cao khơng hố lỏng khí Nếu muốn hố lỏng khí cần phải hạ nhiệt độ khối khí xuống nhiệt độ tới hạn (T p2’ nên chất lỏng thứ hai chưa ngưng tụ chất lỏng thứ nhât ngưng tụ áp suất lúc p1’= 7Kpa=> áp suất bình là:po= 20KPa Số mol chất lỏng thể thể tích bình giảm xuống cịn V/3: n1’= = 9.10-3mol Chất lỏng thứ hai chịu nén áp suất tăng tới p 2’ bắt đầu ngưng tụ Thể tích bình lúc là: V2= = 7,6lit Sau ấp suất bình giữ khơng đổi băng: P = 24KPa Số mol chất lỏng thứ hai cịn thể thể tích bình giảm xuống cịn 1/3 thể tích ban đầu: n 2’= = 2,2.10-2mol Khối lượng chất lỏng có bình: M = (n1-n1’)M1+ (n2-n2’)M2= 2,03.10-3kg Bài Một oto lên đèo kính xe bị mờ, lúc đèo khơng có sương mù nhiệt độ 100C cịn xe nhiệt độ 200C a Có thể dùng cần gạt nước tự động để lau kính xe khơng? Giải thích? b Hỏi độ ẩm tương đối xe lúc bao nhiêu? Cho biết áp suất nước bào hoà 10 0C p1= 1200N/m2 200C p2= 2300N/m2 HD: a không b Coi gần nước bào hồ KLT: Có: D: Khối lượng riêng nước có khơng khí Khối lượng riêng nước bão hoà 10 200C là: Độ ẩm tương đối f = a/A = D/Dbh D: Khối lượng riêng nước Dbh: Khối lượng riêng nước bão hồ Ta có: D = D2.f Mặt khác để nước xe kính bị ngưng tụ khối lượng riêng phải lớn D1 Vậy D2.f> D1 suy f > D1/D2= 54% Bài Một xi lanh có pitơng khít kim loại khối lượng 2kg, tiết diện ngang 2cm2 Xilanh chứa nước Hơi nước nhiệt độ không đổi Ta quan sát thấy pitông dịch chuyển chậm xuống với tốc độ 0,3cm/s nhiệt truyền qua thành khỏi xilanh Khi xảy điều này, co chút ngưng tụ lại xilanh Khối lượng riêng nước 6.10 -4g/cm3 Áp suất khí 1atm nhiệt hoá nước L = 2,26.106J/kg, TÍnh tốc độ ngưng tụ nước tốc độ nhiệt thoát khỏi xilanh Tốc độ boiến thiên nội nước nước nước bên xilanh bao nhiêu? HD: Có dm/dt = dV/dt= .Sdl/dt = .S.v=0,36.10-3g/s Khi nước ngưng tụ thành chất lỏng nhiệt hố nước là: dQ/dt = L.dm/dt = 0,813J/s Áp suất khí xi lanh: pt = pk+ p P: Áp suất pitông tạo ra: p = P/S = 0,98.105N/m2 Vậy: pt= 2.105N/m2 Theo nguyên lý I ta có: dU/dt = dQ/dt – dA/dt Với dA/dt = pdV/dt = p.S.v = 0,12J/s Vậy dU/dt = - 0,692J/s Bài 6: Một xi lanh đóng kín 1pittong đặt buồng điều t = 270C, chứa hỗn hợp chất khíơng tương tác với mặt hóa học Lượng chất = 0,5mol, lượng chất n = 0,4mol Người ta nén từ V0 = 200 m3  VC = 30dm3 1- Tính áp suất ban đầu hỗn hợp 2- T2 chất biến đổi pt nén, tính thể tích áp suất chất của hỗn hợp ứng với dấu hiệu đặc biệt đồ thị P- V vẽ đồ (3 đường cong) 3- Tính chất khối lượng chất lỏng xi lanh cuối pt chất có 1= 0,02 P1b = 0,831.104pa Chất có: 2= 0,04 p2b = 1,66.104Pa Giả thiết bão hồ tn theo định luật khí lý tưởng Bài làm: 1- Gọi P01, P02 áp suất riêng phần chất 1, chất lúc đầu Ta có: P01 V0 = n1.RT0 P02 v0= 12RT0  P0 = P01 + P02 = P0 = 11,2.103 Pa Quá trình 1: Nén hỗn hợp chất tới P 1r= P1b (lúc chất thể khí cịn chất bắt đầu ngưng tụ) Định luật Bôilơ - Mariôt: P.V= P0.V0= const Nên đường 1-2 hypebol * Quá trình 2: Nén tiếp h2, chất ngưng tụ, chất bắt đầu ngưng tụ P P C P B P 0 D C VD VC B VB A V0 * Xét chất 1;2 P1r V = n1RT V P2r V = n2RT + Khi hai chất T2 khí: + Q trình CD: hai chất ngưng tụ, PD = PC V2 V1 + Tại điểm C: Chất đặt P2b V0 Chất  PB = P1b + Chất Hỗn hợp V + Tại điểm B: Chất đạt P1b P0 P2b P V 3) m1+ m2 = 8+8 = 16 (g) Bài 7: Một bình kín hình trụ, thể tích 50l, có vách ngăn di động được, chia làm hai phần A B Phần A chứa 45gH2O, phần B chứa 32gO2 Bình nung nóng tới 1000C Tính thể tích phần áp suất bình Nếu vách ngăn bị thủng áp suất bình bao nhiêu? cho biết áp suất bão hoà 1000C 105Pa Bài làm: * Ngay lúc đầu: áp suất phần (2) chứa (O2) là: 2s H2O  nước bay hơi, đẩy vách sang phải P = Pbh = 105 (Pa) * Lúc có CB: Thể tích O2là  V(H2O) = 50- V2 = 19 (l) * Nếu vách thủng: Giả sử nước bay hết  Áp suất bình: P = Pbh + P02 = Pbh +  P = 1,62.105 (Pa) Bài VLTT 136 O2 Khơng khí bình thể tích V1= 10l có độ ẩm tương đối f = 40% ; cịn bình thứ V2= 10 lít nhiệt độ có độ ẩm tương đối f 2= 60% Nối hai bình ống mảnh có khóa độ ẩm tương đối sau mở khóa ? Bài Cần phải làm cho khơng khí phịng tích V = 49,8m bay thêm khối lượng nước để t1 = 270C nâng độ ẩm tương đối từ 25% đến 50% Biết áp suất bão hòa nước 270C pbh= 3,6kPa Bài 10 Độ ẩm tương đối khơng khí bình kín 40% Tính độ ẩm tương đối sau thể tích giảm lần Bài 11 Hãy xác định tỷ số mật độ khơng khí ẩm có độ ẩm tương đối 90% khơng khí khơ nhiệt độ t1= 270C áp suất p0 = 1at Biết áp suất bão hòa nhiệt độ Là 3,6kPa Bài 12 Một bình kín nhiệt độ 1000C chứa khơng khí ẩm áp suất p = 2at Sau thể tích bình giảm lần, áp suất tăng lần Tính độ ẩm tương đối ban đầu Bỏ qua thể tích nước ngưng tụ Bài 13 Một bình kín nhiệt độ 1000C chứa khơng khí ẩm với độ ẩm tương đối f = 40% duới áp suất p1 = 2atm Người ta giảm thể tích khí lần theo q trình đẳng nhiệt Xác định áp suất cuối Bỏ qua thể tích nước ngưng tụ Bài 14 VLTT 34 Một hỗn hợp nước nước bão hịa chiếm thể tích nhiệt độ t 1= 900C Nếu nung nóng đẳng tích hỗn hợp tồn nước bay nhiệt độ tăng thêm 10 0C Áp suất bão nhiệt độ t1 trạng thái ban đầu khối lượng nước chiếm 29% khối lượng hỗn hợp ? Bỏ qua thể tích nước Bài 15 Một hỗn hợp nước nước nhiệt độ t = 110 0C chứa xi lanh nhờ pittong Trong nước chiếm 0,1% thể tích xi lanh.khi giãn chậm đẳng nhiệt thể tích nước bắt đầu bay Đến thời điểm mà nước bay hết thực cơng A = 177J, cịn thể tích tăng thêm V = 1,25l Hãy xác định áp suất mà thí nghiệm tiến hành Ở trạng thái ban đầu xi lanh có n=bao nhiêu nước nước ? khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Bài 16 Trong nhà tắm , độ ẩm tương đối khơng khí f = 50 % nhiệt độ t = 1000c Sau nhiệt độ giảm xuống đến t = 97 ° C “lắng xuống " nên độ ẩm khơng khí f2 = 45 % Một khối lượng nước tính từ ẩm khơng khí lúc đầu thể tích V = 30m3 ? Biết nhiệt độ 97°C áp suất hòa nhỏ 80mmHg so với nhiệt độ 100° C Bài 17 Trong xi lanh có chứa 0,5mol nước 0,5mol nhờ pitong Nung nóng dần hệ nước trình đẳng áp cho trạng thái cuối nhiệt độ tăng thêm T Trong trình cần phải cung cấp cho hệ nhiệt lượng ? nhiêt hóa mol đẳng áp nước trình  Nội n mol nước U = nCVT Bài 18 Nhiệt độ khơng khí phòng t 1= 140C, độ ẩm tương đối f1= 60% Đốt lị sưởi phịng nhiệt độ khơng khí tăng lên t2= 220C Trong q trình phần khơng khí nước chứa ngồi áp suất phịng khơng thay đổi Hãy xác định độ ẩm tương đốicủa khơng khí phịng nhiệt độ T2 Biết áp suất bão hòa phòng nhiệt độ t t2 pbh1= 1,6kPa pbh2 = 2,67kPa Bài 19 Trong tiệm ân thường đường tuyệt hảo độ cao 300m, nước sơi 99 0C Áp suất khơng khí khí đẳng nhiệt thay đổi theo độ cao theo quy luật p = p p0 áp suất khí mặt đất M = 29g/mol khối lượng mol trung bình khơng khí, g = 9,8m/s 2, R= 8,31J/mol.K T= 290K Cho độ biến đổi tương đối nhỏ áp suất nhiệt độ bão hòa liên hệ với cơng thức Hãy tìm giá trị số C Cho x