В очень длинном вертикальном цилиндрическом сосуде с гладкими стенками под невесомым поршнем длительное время в состоянии равновесия находятся 210 г воды в жидком состоянии и 42 г водяного пара. Объёмом жидкой воды по сравнению с объёмом пара пренебрегите. Атмосферное давление p₀ = 10⁵ Па. Удельная теплота парообразования воды L = 2,3 · 10⁶ Дж/кг. Молярная масса воды M = 18 · 10⁻³ кг/моль. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(К · моль). Температура в данной системе всё время постоянная. Что произойдёт с объёмом пара, если на поршень поставить груз массой 160 г? Варианты: уменьшится, но останется ненулевым; увеличится; не изменится; пар полностью сконденсируется. Определите температуру водяного пара в исходном состоянии в градусах Цельсия, округлите до целых. Медленно передвигая поршень из исходного состояния, объём цилиндра уменьшили в 1,4 раза. Какая масса воды будет находиться в жидком состоянии после этого? Ответ в граммах, округлите до целых. Вернитесь к исходному состоянию системы. Какую минимальную энергию нужно передать этой системе, чтобы в ней не осталось воды в жидком состоянии? Считайте, что за пределы системы вода — пар тепло не уходит. Ответ в килоджоулях, округлите до целых.

В условии не указаны начальный объём пара (или объём цилиндра) и площадь поршня. Поэтому численно определить исходную температуру и однозначно ответить на остальные пункты нельзя.

1. В начальном равновесии невесомый поршень задаёт давление пара, равное атмосферному: \(p=p_0\). Для расчёта температуры из уравнения идеального газа нужно знать объём пара: \(p_0V=(m_{\text{п}}/M)RT\), откуда \(T=p_0VM/(m_{\text{п}}R)\). Объём \(V\) не дан, поэтому температура не определяется.

2. Добавление груза увеличивает давление на величину \(\Delta p=mg/A\), где \(A\) — площадь поршня. Она не указана; кроме того, для определения нового объёма нужны данные о состоянии насыщенного пара. По представленным данным нельзя надёжно выбрать один из предложенных вариантов.

3. При уменьшении объёма в 1,4 раза для расчёта конденсации нужны исходный объём пара и данные о равновесном давлении пара при постоянной температуре. Их недостаточно, чтобы найти массу воды в жидком состоянии.

4. Минимальная энергия для испарения оставшейся жидкости при данной температуре зависит от её массы: \(Q=m_{\text{ж}}L\). Масса жидкости из имеющихся данных для конечного состояния не определяется, поэтому численный ответ в килоджоулях найти нельзя.

Пришлите полное условие или недостающие параметры — в частности, объём цилиндра и площадь поршня (либо дополнительные сведения, позволяющие их определить).