A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Megoldás. Ha egy folyadék saját telített gőzével érintkezik, akkor a gőz nyomása csak közös hőmérsékletüktől függ. Az alul levő C-os víz felett a gőz nyomása tehát mindkét esetben ugyanannyi. (A táblázatból interpolációval leolvasható ennek aktuális értéke: 660 Pa.) A gőznyomás az egész edényben ugyanakkora, de abban az esetben, ha a hőmérséklet felfelé emelkedik, a gőz sűrűsége felfelé csökken. (Szintén a táblázatból olvasható ki, hogy az C-os telített gőz sűrűsége 5,2 g/m, amiből egy átlagosan C-os gőz sűrűségére ,,ideális gáz közelítésben'' 4,4 g/m adódik.) A gőz új stacionárius (időben állandó) állapotában tehát a gőz átlagos sűrűsége kisebb lett, vagyis a gőzállapotban levő vízmolekulák száma csökkent (2. ábra)!
2. ábra Ha a vízréteg magassága kezdetben 10 cm, a víz kitölti az edény felét. Felette azonban ugyanúgy C hőmérsékletű és 660 Pa nyomású telített gőz van, mint az esetben. Amikor viszont a fedőlap hőmérsékletét C-ra emeljük, már nem mondhatjuk, hogy az egész víz C-os marad, ugyanúgy, mint amikor ,,papírvékonyságú'' volt. Azt se állíthatjuk persze, hogy jelentősen felmelegszik a víz felső rétege, mivel a víz sokkal jobb hővezető, mint a vízgőz. Mennyire melegszik hát fel? Táblázatból kiolvasható, hogy a vízgőz hővezetési együtthatója míg a víz hővezetési együtthatója | | Mivel a vízréteg és felette a vízgőz ugyanolyan (10 cm) magas, és a kialakuló hőmérsékletkülönbségek fordítva arányosak a hővezetési együtthatókkal, ezért a víz tetejének és a vele érintkező vízgőznek a közös hőmérsékletét -val jelölve felírhatjuk: | | Ennek alapján kapjuk -ra a -os értéket, amit már a 3. ábrán is feltüntettünk.
3. ábra Ezek után a táblázatból extrapolációval kiolvashatjuk a -hoz tartozó telítési gőznyomás nagyságát: 820 Pa. Ez is szerepel már az ábrán. Hasonlóképpen kiolvashatjuk a telített vízgőz sűrűségének értékét -on, ez 6,4 g/m. A nyomás az egész gőztérben 820 Pa lesz, a gőz sűrűsége azonban csak legalul 6,4 g/m, felfelé egyre kevesebb. Megbecsülhetjük az átlagos sűrűséget, újra csak ideális gáznak tekintve a vízgőzt, amely átlagosan C hőmérsékletű: | |
Ez viszont még mindig több, mint az -hoz tartozó 5,2 g/m érték, vagyis ebben az esetben a gőzállapotban levő vízmolekulák száma nőtt!
Kiegészítés: Számításunkban eltekintettünk a víz sűrűségváltozásától, amely persze elhanyagolható a vízgőz sűrűségváltozásához képest. Mégis okozhat egy kis galibát, ha figyelembe vesszük, hogy a -os legfelső vízréteg sűrűsége nagyobb, mint az alatta levőké. Ezáltal a víz mechanikailag instabillá válik az edényben, s az egyensúlynak kis megzavarása is áramlásokat idézhet elő. Ha valamelyik versenyző erre is utalt volna a dolgozatában, a versenybizottság plusz pontokkal jutalmazta volna, de senkinek se jutott ez akkor eszébe. Hasonlóképpen figyelmen kívül hagyta mindenki a -os felső lap hősugárzásának hatását a vízréteg hőmérsékletére, azonban ez a hatás nem is olyan jelentős, hogy módosítaná a végső választ: az esetben csökken, a esetben nő a vízgőz molekuláinak száma.
|
|