题目内容
(请给出正确答案)
[主观题]
内径为30mm的量筒中装有水,水温为298K,周围空气温度为30℃,压力为1.01×105Pa,空气中水蒸气含量很低,可忽略不计。量筒中水面到上沿的距离为10mm,假设在此空间中空气静止,在量筒口上空气流动,可以把蒸发出的水蒸气很快带走。试问经过2d后,量筒中的水面降低多少?查表得298K时水在空气中的分子扩散系数为0.26×10-4m2/s
答案
由题有,25℃下的水饱和蒸气压为3.17×10 3 Pa,水的密度为996.9kg/m 3 ,故水的物质的量浓度c 水 为996.9×10 3 /18mol/m 3 =0.553×10 5 mol/m 3 。30℃时的分子扩散系数为 D AB =D 0 (T/T 0 ) 1.75 =0.26×10 -4 ×(303/298) 1.75 m 2 /s=2.677×10 -5 m 2 /s p A,i =3.17×10 3 Pa,p A,0 =0 p B,m =(p B,0 -p B,i )/ln(p B,0 /p B,i )=0.997×10 5 Pa 又有 N A =c 水 dV/(A·dt)=c 水 dz/dt 所以有 c 水 dz/dt=D AB p(p A,i -p A,0 )/(RTp B,m z) 分离变量,取边界条件t 1 =0,z 1 =0.01m及t 2 =2d,z 2 =z,积分可得 z=0.0177m △z=z-z 0 =0.0077m=7.7mm
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