Тип 9 № 21144

Переведём граничные температуры опыта в шкалу Цельсия: начальная температура $T_1 = 289\text{ К} - 273 = 16^\circ\text{C}$, конечная температура $T_2 = 298\text{ К} - 273 = 25^\circ\text{C}$. Проверим каждое утверждение:

1. Так как влажный воздух длительное время находился в контакте с жидкой водой, пар в сосуде находился в динамическом равновесии с жидкостью, то есть являлся насыщенным. При $16^\circ\text{C}$ по таблице плотность насыщенного пара составляет $\rho_{\text{нп1}} = 1{,}36 \cdot 10^{-2}\text{ кг/м}^3$. Масса пара в объёме $V = 1\text{ м}^3$: $$m = \rho_{\text{нп1}} V = 1{,}36 \cdot 10^{-2}\text{ кг/м}^3 \cdot 1\text{ м}^3 = 0{,}0136\text{ кг} = 13{,}6\text{ г}$$ Утверждение 1 верно.

2. Для того чтобы пар оставался насыщенным при максимальной температуре $25^\circ\text{C}$, его плотность должна возрасти до $\rho_{\text{нп2}} = 2{,}30 \cdot 10^{-2}\text{ кг/м}^3$. Масса пара в сосуде составила бы $m_2 = 23{,}0\text{ г}$. Для этого должно испариться: $$\Delta m = (\rho_{\text{нп2}} - \rho_{\text{нп1}})V = (2{,}30 - 1{,}36) \cdot 10^{-2} \cdot 1\text{ кг} = 9{,}4\text{ г воды}$$ Так как изначально в сосуде было $10\text{ г}$ воды, а испарилось только $9{,}4\text{ г}$, жидкая вода оставалась на дне на протяжении всего опыта. Следовательно, пар всё время оставался насыщенным, а относительная влажность воздуха на всём интервале составляла $\varphi = 100\,\%$. Утверждение 2 неверно.

3. Поскольку жидкая вода присутствовала в сосуде во всём диапазоне температур от $16^\circ\text{C}$ до $25^\circ\text{C}$, при температуре $20^\circ\text{C}$ пар являлся насыщенным, а относительная влажность воздуха была равна $\varphi = 100\,\%$. Утверждение 3 верно.

4. До температуры $25^\circ\text{C}$ испарилось $9{,}4\text{ г}$ воды, то есть в сосуде осталось ещё $10\text{ г} - 9{,}4\text{ г} = 0{,}6\text{ г}$ жидкой воды. Значит, и при $22^\circ\text{C}$ в сосуде всё ещё находилась жидкая вода. Утверждение 4 неверно.

5. Сосуд герметичен и имеет постоянный объём ($V = \text{const}$). По закону Шарля при изохорном нагревании давление сухого воздуха прямо пропорционально его температуре: $\dfrac{p}{T} = \text{const}$. При росте температуры парциальное давление сухого воздуха увеличивалось. Утверждение 5 неверно.