Чтобы ответить на этот вопрос, начнем с определения основных понятий.
Насыщенный пар — это пар, который находится в равновесии с жидкой фазой (например, с водой). Это означает, что при определенной температуре данный пар больше не может содержать больше молекул воды в газовой фазе без конденсации. Давление, при котором пар становится насыщенным (т.е. конденсируется), называется давлением насыщенного пара.
Теперь разберем ситуацию, описанную в вопросе.
Условие
Дано, что парциальное давление пара при двух температурах (15 °C и 20 °C) одинаково. Вопрос в том, при какой температуре пар находится ближе к состоянию насыщения.
Зависимость давления насыщенного пара от температуры
Давление насыщенного пара зависит от температуры: с увеличением температуры давление насыщенного пара увеличивается. Это связано с тем, что при повышении температуры молекулы жидкости получают больше энергии, и большее количество молекул переходит в газовую фазу. Зависимость давления насыщенного пара от температуры описывается экспоненциальной функцией (уравнение Клапейрона-Клаузиуса).
Для воды:
- При температуре 15 °C давление насыщенного пара составляет примерно 1,705 кПа.
- При температуре 20 °C давление насыщенного пара составляет примерно 2,339 кПа.
Анализ
Если парциальное давление пара одинаково при обеих температурах (15 °C и 20 °C), то это давление будет сравниваться с давлением насыщенного пара для каждой из температур.
При 15 °C: Давление насыщенного пара ниже, чем при 20 °C (1,705 кПа). Следовательно, при данном парциальном давлении пар будет ближе к насыщению, так как разница между парциальным давлением и давлением насыщенного пара меньше.
При 20 °C: Давление насыщенного пара выше (2,339 кПа). При таком же парциальном давлении пар будет находиться дальше от насыщения, так как разница между парциальным давлением и давлением насыщенного пара больше.
Вывод
Пар ближе к насыщению при температуре 15 °C, поскольку при этой температуре давление насыщенного пара ниже, и разница между парциальным давлением и давлением насыщенного пара меньше.