A2A: la mitad del volumen de una caja está llena de agua. Luego se saca la mitad del agua del interior. ¿Cuál es la presión de aire dentro de la caja ahora?
El volumen del aire aumenta de 1/2 a 3/4 del volumen del contenedor. Si suponemos que el vapor de agua no es un factor significativo, y si suponemos que espera hasta que la temperatura vuelva al valor inicial, y si asumimos que el aire actúa como un gas ideal, entonces podemos usar la Ley de Boyle, que establece que [matemática] P_1 V_1 = P_2 V_2 [/ matemática], donde P se refiere a presión y V se refiere a volumen, el subíndice 1 se refiere a las condiciones iniciales y el subíndice 2 se refiere a las condiciones finales.
Pero eso es más parecido a lo que sucedería si usaras un pistón dentro de un cilindro para ajustar el volumen del gas. Has usado agua para actuar como un pistón. Dependiendo de la temperatura, que no ha especificado, el aire estará compuesto por una fracción de vapor de agua. Cerca de la temperatura ambiente, es solo alrededor del 2%. Pero en el punto de ebullición, sería 100% vapor de agua. Si comenzó a 100 ° C, lo que sería a una presión de 1 atm, y eliminó la mitad del agua y dejó que el agua restante volviera a 100 ° C (suponiendo que los alrededores estén a 100 ° C), entonces la presión en el “Aire” no cambiaría en absoluto. Volvería a 1 atm.
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Si comenzáramos a 20 ° C, entonces el aire sería un 2.3% de vapor de agua. El agua estaría contribuyendo 0.023 atm de presión parcial. El aire sería 97.7% de aire seco más 2.3% de vapor de agua. Cuando eliminas el agua líquida, parte del agua restante se vaporizará y la presión parcial del vapor de agua volverá a ser de 0.023 atm. Por lo tanto, habrá más moléculas de agua en el aire que antes. Eso significa que habrá un poco menos de volumen disponible para el resto del aire. Entonces, la presión será un poco más alta de lo previsto por la Ley de Boyle. Sospecho que no tenía la intención de tener en cuenta el vapor de agua o, de lo contrario, también habría especificado la temperatura. Así que no voy a hacer los cálculos para calcular la presión real. Pero agregó una complejidad, probablemente involuntariamente, por la forma en que especificó el problema.
