Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Какой объем такого воздуха надо прокачать через теплообменник, чтобы

Условие

Одним из вариантов снабжения питьевой водой населения Крыма, пострадавшего от сильной засухи, может стать «получение воды из воздуха»! На самом деле, влага всегда содержится в воздухе, и при понижении его температуры ниже «точки росы» избыток воды конденсируется в виде капель на холодной поверхности, и стекающую с нее воду можно собирать. Предположим, что в Крыму относительная влажность воздуха при температуре t₁ = 30 °С равна φ1=50\varphi_1 = 50%, и мы его прокачиваем через теплообменник со сборником воды, охлажденный до температуры t₂ = 3 °С. Какой объем такого воздуха надо прокачать через теплообменник, чтобы набрать бутылку воды объемом V = 1 литр? Давления насыщенных паров воды при этих температурах равны, соответственно, p_н₁ = 31,8 мм рт. ст. и p_н₂ = 5,7 мм рт. ст. (1 мм рт. ст. ≈ 133 Па).

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Сначала переведем давления насыщенных паров воды при заданных температурах из миллиметров ртутного столба в Па: p_н₁ = 31,8 мм рт. ст. = 31,8 · 133 ≈ 4230 Па, p_н₂ = 5,7 мм рт. ст. = 5,7 · 133 = 758 Па.2. При относительной влажности φ1=50%=p1pн1\varphi_1 = 50\% = \frac{p_1}{p_н1} давление паров воды при температуре Т₁ равно p₁ ≈ 2115 Па.3. Абсолютная влажность может быть определена при помощи уравнения Клапейрона−Менделеева: плотность пара ρп1=m/V=p1M/RT1,\rho_п1 = m/V = p_1M/RT_1, где молярная масса воды M = 0,018 кг/моль. Отсюда ρп1=2115⋅0,0188,31⋅303≈0,01512кг/м3≈15,12г/м3\rho_п1 = \frac{2115 \cdot 0,018}{8,31 \cdot 303} \approx 0,01512кг/м^{3} \approx 15,12г/м^{3}

Осталось ещё 2 шага

  1. При температуре Т₂ пары воды будут…

  2. Следовательно, при конденсации из каждого…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Механика — квантовая физика, расчётная задача»