Относительная влажность воздуха определяется соотношением ω = P/P₀, где P - давление водяного пара в воздухе, P₀ - давление насыщающего водяного пара. К водяному пару применяем уравнение состояния идеального газа: PV = (m/M)RT. Тогда масса водяного пара в объеме сосуда будет: m = PVM/RT. Т. к. P = ωP₀, то m = ωP₀VM/RT. Масса же насыщенного пара будет m₀ = P₀VM/RT. Т. е. должно испариться минимум Δm = m₀ - m = P₀VM/RT - ωP₀VM/RT = P₀VM/RT(1 - ω). По табличным данным P₀ = 3165 Па при температуре 25 по Цельсию или 273 + 25 = 298 по Кельвину. Постоянные M = 0,018 кг/моль, R = 8,31. Подставляя, находим Δm = 3165*20*18*10⁻³/8,31*298*(1 - 0,72) ≈ 0,1288 кг.
Это мы будем делать посредством закона Менделеева-Клапейрона. Имеем в общем виде:
P V = m R T / M. Выводим массу воздуха внутри шара:
m(г) = P V M / R T0.
То же уравнение М.-К. делим на V. Имеем в общем виде:
P = p R T / M. Выводим плотность воздуха снаружи:
p = P M / R T.
А теперь время заняться матаном, хы.
V = (m(об) + (P V M / R T0)) / (P M / R T),
V = (m(об) R T0 + P V M) R T / R T0 P M,
V = (T m(об) R T0 + T P V M) / T0 P M,
T m(об) R T0 + T P V M = V T0 P M,
T m(об) R T0 = V P M (T0 - T),
V = T m(об) R T0 / M P (T0 - T). Отмучались. Считаем:
V = 293 * 120 * 8,31 * 600 / 29*10^-3 * 10^5 * 307,
V = 175 307 760 / 890 300 = 196,908 м^3.