Переход из жидкого состояния в газообразное (испарение, кипение) относится к фазовым переходам первого рода. Давление насыщенного пара $P$ и его температура связаны $T$ уравнением Клапейрона–Клаузиуса:
\begin{equation}
\frac{\mathrm dP}{\mathrm dT}=\frac{L}{T\left(V_{2}-V_{1}\right)},\tag{1}
\end{equation}где $L$ – удельная теплота испарения, $V_{2}, V_{1}$ – удельные объемы газообразной и жидкой фаз соответственно. Для решения уравнения $(1)$ допустимы следующие приближения:

1. Удельным объемом жидкости можно пренебречь: $V_{1}\approx0$;
2. Считать, что пар подчиняется уравнению состояния идеального газа $$P V_{2}=\frac{1}{M}RT\tag{2}$$ где $M=18.0\cdot 10^{-3}~{кг}/{моль}$ – молярная масса воды, $R=8.31~{Дж}/({моль\cdot K})$ – универсальная газовая постоянная;
3. Считать, что удельная теплота испарения $L$ не зависит от температуры.

В рамках этих приближений решение уравнения $(1)$ имеет вид: $$P=P_{0}\exp \left(\frac{M L}{R}\left(\frac{1}{T_{0}}-\frac{1}{T}\right)\right) \tag{3}$$ где $P_{0}$ – давление насыщенного пара при температуре $T_{0}$.

Для расчетов используйте следующее значение: при температуре $t_{0}=50\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ давление насыщенного водяного пара равно $P_{0}=92.6~Па$.

 Значение атмосферного давление будет указано в день проведения тура.

Вам предоставляется собранная установка, вносить какие-либо изменения не рекомендуется! В колбе уже содержится необходимое количество воды (примерно $30~ мл$), поэтому колбу открывать не следует. Горячую воду наливайте аккуратно в сосуд, температура горячей воды не должна превышать $70\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Измерения проводите при остывании воды в сосуде.

Учтите, что манометр показывает разность давлений внутри колбы и снаружи ee.

A1 Измерьте зависимость разности давления внутри колбы и атмосферного давления от температуры газа внутри колбы. Постройте график полученной зависимости.

A2 Рассчитайте зависимости парциальных давлений сухого воздуха и водяных паров в колбе от температуры.

A3 Используя подходящие переменные, покажите, что давление насыщенных водяных паров описывается функцией $(3)$. Свой вывод подтвердите с помощью соответствующего графика.

A4 Рассчитайте среднее значение удельной теплоты испарения воды $L$ в измеренном вами диапазоне. Оцените погрешность найденного значения.

Оборудование

1. Колба Бунзена
2. Сосуд для колбы
3. Манометр
4. Электронный термометр
5. Горячая вода