Найти время откачки

Предмет: Физика
Раздел: Молекулярная физика и термодинамика

Дано:

Масса воды: m = 30 г = 0.030 кг
Температура: T = 20^\circ C
Скорость откачки насоса: V = 5 л/с = 5 \times 10^{-3} м³/с
Давление насыщенного водяного пара при 20^\circ C: p = 2.33 кПа = 2330 Па
Молярная масса воды: M = 18 \times 10^{-3} кг/моль
Газовая постоянная: R = 8.31 Дж/(моль·К)
Температура в Кельвинах: T = 20 + 273 = 293 К

Решение:

Используем уравнение состояния идеального газа для определения количества молей водяного пара, который должен быть откачан:

 n = \frac{pV}{RT} 

Масса воды связана с количеством молей:

 m = nM 

Отсюда выражаем объем пара:

 V = \frac{m R T}{p M} 

Подставляем числовые значения:

 V = \frac{0.030 \times 8.31 \times 293}{2330 \times 18 \times 10^{-3}} 

 V \approx 0.0168 м³

Теперь найдем время откачки:

 t = \frac{V}{\text{скорость откачки}} 

 t = \frac{0.0168}{5 \times 10^{-3}} 

 t \approx 3.36 с

Ответ:

3.36 с