Ответ на во­прос. При оди­на­ко­вых мас­сах объ­е­мом жид­кой воды можно пре­не­бре­гать по срав­не­нию с объ­е­мом пара. По­это­му можно счи­тать, что в два раза умень­шил­ся объем пара. По­сколь­ку плот­ность на­сы­щен­но­го во­дя­но­го пара при не­из­мен­ной тем­пе­ра­ту­ре не из­ме­ня­ет­ся, то масса пара умень­ши­лась при­мер­но в два раза за счет кон­ден­са­ции, а масса жид­кой воды уве­ли­чи­лась на по­ло­ви­ну на­чаль­ной массы. Таким об­ра­зом, после опус­ка­ния порш­ня масса воды пре­вы­ша­ет массу во­дя­но­го пара в три раза.

Ре­ше­ние за­да­чи. Уста­но­вив­ше­е­ся дав­ле­ние не может быть боль­ше дав­ле­ния на­сы­щен­ных паров воды, ко­то­рое при тем­пе­ра­ту­ре равно нор­маль­но­му ат­мо­сфер­но­му дав­ле­нию Если вся вода на­хо­дит­ся в в ци­лин­дре в виде пара, то долж­но быть Опре­де­лим дав­ле­ние пара, пред­по­ло­жив, что вся вода ис­па­ри­лась. С уче­том усло­вия рав­но­ве­сия порш­ня за­ме­ча­ем, что дав­ле­ния во­дя­но­го пара и азота долж­ны быть оди­на­ко­вы. Из урав­не­ний Мен­де­ле­е­ва-Кла­пей­ро­на для пара и азота и най­дем:

что за­ве­до­мо боль­ше Зна­чит, наше пред­по­ло­же­ние не­вер­но, и на самом деле часть воды (чуть боль­ше по­ло­ви­ны) на­хо­дит­ся в жид­ком со­сто­я­нии. Объем жид­кой воды очень мал, и ее вли­я­ни­ем на пор­шень можно пре­не­бречь. Дав­ле­ние пара равно и таким же будет дав­ле­ние азота. Зна­чит,

Если ис­поль­зо­вать зна­че­ние то по­лу­чим, что

Ответ: где   — нор­маль­ное ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние, то есть Для участ­ни­ков до­пус­ка­лось ис­поль­зо­ва­ние более гру­бо­го чис­лен­но­го зна­че­ния (на­при­мер, Па-тогда ).