В този урок ще се въведе понятието абсолютна и относителна влажност, ще бъдат обсъдени термините и количествата, свързани с тези понятия: наситена пара, точка на оросяване, устройства за измерване на влажност. По време на урока ще се запознаем с таблиците за плътност и налягане на наситената пара и психрометричната таблица.

Влажността е много важен параметър за човека. заобикаляща среда, защото тялото ни реагира много активно на неговите промени. Например, такъв механизъм за регулиране на функционирането на тялото като изпотяване е пряко свързан с температурата и влажността на околната среда. При висока влажност процесите на изпаряване на влагата от повърхността на кожата практически се компенсират от процесите на нейната кондензация и се нарушава отделянето на топлина от тялото, което води до нарушения на терморегулацията. При ниска влажност процесите на изпаряване на влагата преобладават над процесите на кондензация и тялото губи твърде много течности, което може да доведе до дехидратация.

Стойността на влажността е важна не само за хората и другите живи организми, но и за протичането на технологичните процеси. Например, поради добре познатото свойство на водата да провежда електричествосъдържанието му във въздуха може сериозно да повлияе на правилната работа на повечето електрически уреди.

Освен това концепцията за влажност е най-важният критерий за оценка метеорологични условиякоето всеки знае от прогнозите за времето. Струва си да се отбележи, че ако сравним влажността през различни периоди на годината в обичайното за нас климатични условия, то е по-високо през лятото и по-ниско през зимата, което е свързано по-специално с интензивността на процесите на изпаряване при различни температури.

Основните функции влажен въздухса:

1. плътност на водната пара във въздуха;
2. относителна влажност.

Въздухът е комбиниран газ, той съдържа много различни газове, включително водна пара. За да се оцени количеството му във въздуха, е необходимо да се определи каква маса има водната пара в определен обем - тази стойност характеризира плътността. Плътността на водната пара във въздуха се нарича абсолютна влажност.

Определение.Абсолютна влажност на въздуха- количеството влага, съдържащо се в един кубичен метър въздух.

Обозначаванеабсолютна влажност: (както и обичайната нотация за плътност).

Единициабсолютна влажност: (в SI) или (за удобство при измерване на малкото количество водна пара във въздуха).

Формулаизчисления абсолютна влажност:

Обозначения:

Маса на парата (вода) във въздуха, kg (в SI) или g;

Обемът въздух, в който се съдържа посочената маса пара, .

От една страна, абсолютната влажност на въздуха е разбираема и удобна стойност, тъй като дава представа за специфичното съдържание на вода във въздуха по маса, от друга страна, тази стойност е неудобна от гледна точка на чувствителността на влагата от живите организми. Оказва се, че например човек усеща не масовото съдържание на вода във въздуха, а съдържанието й спрямо максимално възможната стойност.

За да се опише това възприятие, количество като напр относителна влажност.

Определение.Относителна влажноствъздух- стойност, показваща колко далеч е парата от насищане.

Тоест стойността на относителната влажност, с прости думи, показва следното: ако парата е далеч от насищане, тогава влажността е ниска, ако е близо, тя е висока.

Обозначаванеотносителна влажност: .

Единициотносителна влажност: %.

Формулаизчисления относителна влажност:

Нотация:

Плътност на водните пари (абсолютна влажност), (в SI) или ;

Плътност на наситената водна пара при дадена температура (в SI) или .

Както се вижда от формулата, тя съдържа абсолютната влажност, с която вече сме запознати, и плътността на наситените пари при същата температура. Възниква въпросът как да определим последната стойност? За това има специални устройства. Ще разгледаме кондензиранехигрометър(фиг. 4) - устройство, което служи за определяне на точката на оросяване.

Определение.Точка на оросяванее температурата, при която парата се насища.

Ориз. 4. Кондензационен хигрометър ()

В контейнера на устройството се излива лесно изпаряваща се течност, например етер, поставя се термометър (6) и въздухът се изпомпва през контейнера с помощта на круша (5). В резултат на повишената циркулация на въздуха започва интензивно изпаряване на етера, поради което температурата на съда пада и върху огледалото (4) се появява роса (капчици кондензирана пара). В момента, когато върху огледалото се появи роса, температурата се измерва с термометър и тази температура е точката на оросяване.

Какво да правим с получената температурна стойност (точка на оросяване)? Има специална таблица, в която се въвеждат данни - каква плътност на наситените водни пари отговаря на всяка конкретна точка на оросяване. Трябва да се отбележи полезен факт, че с увеличаване на стойността на точката на оросяване се увеличава и стойността на съответната плътност на наситените пари. С други думи, колкото по-топъл е въздухът, толкова повече влага може да съдържа и обратно, колкото по-студен е въздухът, толкова по-ниско е максималното съдържание на пари в него.

Нека сега разгледаме принципа на действие на други видове хигрометри, устройства за измерване на характеристиките на влажността (от гръцкото hygros - „мокър“ и metreo - „мервам“).

Хигрометър за коса(фиг. 5) - устройство за измерване на относителна влажност, при което косата, например, човешката коса, действа като активен елемент.

Действието на хигрометър за коса се основава на свойството на обезмаслената коса да променя дължината си с промени във влажността на въздуха (с увеличаване на влажността дължината на косата се увеличава, с намаляване тя намалява), което позволява измерване относителна влажност. Косата е опъната върху метална рамка. Промяната в дължината на косата се предава на стрелката, движеща се по скалата. В този случай трябва да се помни, че хигрометърът за коса не дава точни стойности на относителната влажност и се използва главно за битови цели.

По-удобно за използване и точно е такова устройство за измерване на относителната влажност като психрометър (от други гръцки ψυχρός - „студен“) (фиг. 6).

Психрометърът се състои от два термометъра, които са фиксирани на обща скала. Един от термометрите се нарича мокър, тъй като е обвит в камбрик, който е потопен в резервоар за вода, разположен на гърба на устройството. Водата се изпарява от мократа тъкан, което води до охлаждане на термометъра, процесът на намаляване на температурата му продължава, докато достигне етапа, докато парата в близост до мократа тъкан достигне насищане и термометърът започне да показва температурата на точката на оросяване. По този начин термометърът с мокър термометър показва температура, по-малка или равна на действителната температура на околната среда. Вторият термометър се нарича сух и показва действителната температура.

На корпуса на устройството, като правило, е изобразена и така наречената психрометрична таблица (Таблица 2). Използвайки тази таблица, относителната влажност на околния въздух може да се определи от стойността на температурата, посочена от сухия термометър и температурната разлика между сухия и мокрия термометър.

Въпреки това, дори и без такава таблица под ръка, можете грубо да определите количеството влажност, като използвате следния принцип. Ако показанията на двата термометъра са близки един до друг, тогава изпаряването на водата от влажен е почти напълно компенсирано от кондензация, т.е. влажността на въздуха е висока. Ако, напротив, разликата в показанията на термометъра е голяма, тогава изпарението от влажната тъкан преобладава над кондензата и въздухът е сух и влажността е ниска.

Нека се обърнем към таблиците, които ви позволяват да определите характеристиките на влажността на въздуха.

температура,	Налягане, мм rt. Изкуство.	плътност на парата,

Раздел. 1. Плътност и налягане на наситените водни пари

Още веднъж отбелязваме, че, както бе споменато по-рано, стойността на плътността на наситената пара се увеличава с нейната температура, същото важи и за налягането на наситената пара.

Раздел. 2. Психометрична таблица

Припомнете си, че относителната влажност се определя от стойността на показанията на суха крушка (първа колона) и разликата между сухи и мокри показания (първи ред).

В днешния урок се запознахме с важна характеристика на въздуха - неговата влажност. Както вече казахме, влажността през студения сезон (през зимата) намалява, а през топлия сезон (лятото) се повишава. Важно е да можете да регулирате тези явления, например, ако е необходимо, да увеличите влажността в помещението в зимно временяколко резервоара с вода за подобряване на процесите на изпаряване, но този метод ще бъде ефективен само при подходяща температура, която е по-висока от външната.

В следващия урок ще разгледаме каква е работата на газа и принципа на работа на двигателя с вътрешно горене.

Библиография

1. Генденщайн Л.Е., Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Изд. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
2. Peryshkin A.V. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Интернет портал "dic.academic.ru" ()
2. Интернет портал "baroma.ru" ()
3. Интернет портал "femto.com.ua" ()
4. Интернет портал "youtube.com" ()

Домашна работа

За тази задача можете да получите 1 точка на изпита през 2020 г

Задача 10 от ЕГЭ по физика е посветена на термичното равновесие и всичко свързано с него. Билетите са структурирани по такъв начин, че приблизително половината от тях съдържат въпроси за влажността (типичен пример за такава задача е „Колко пъти се е увеличила концентрацията на парните молекули, ако обемът на парата е изотермично намален наполовина“), останалите засягат топлинния капацитет на веществата. Въпросите относно топлинния капацитет почти винаги съдържат графика, която първо трябва да бъде проучена, за да се отговори правилно на въпроса.

Задача 10 от USE по физика обикновено създава трудности за учениците, с изключение на няколко варианта, които са посветени на определяне на относителната влажност на въздуха с помощта на психрометрични таблици. Най-често учениците започват задачите с този въпрос, чието решаване обикновено отнема една до две минути. Даването на билет на ученик само с този тип задача № 10 от Единния държавен изпит по физика значително ще улесни целия тест, тъй като времето за изпълнение е ограничено до определен брой минути.

« Физика - 10 клас

При решаване на задачи трябва да се има предвид, че налягането и плътността на наситената пара не зависят от нейния обем, а зависят само от температурата. Уравнението на състоянието на идеалния газ също е приблизително приложимо за описанието на наситената пара. Но когато наситената пара се компресира или нагрява, нейната маса не остава постоянна.

Някои приложения може да изискват налягане на насищане на парите при определени температури. Тези данни трябва да бъдат взети от таблицата.

Задача 1.

Затворен съд с обем V 1 = 0,5 m 3 съдържа вода с тегло m = 0,5 kg. Съдът се нагрява до температура t = 147 °С. С колко трябва да се промени обемът на съда, така че да съдържа само наситена пара? Налягане на наситена пара p. p при температура t = 147 ° C е равно на 4,7 10 5 Pa.

Решение.

Наситена пара при налягане от pH. n заема обем, равен на където M \u003d 0,018 kg / mol е моларната маса на водата. Обемът на съда е V 1 > V, което означава, че парата не е наситена. За да се насити парата, обемът на съда трябва да се намали с

Задача 2.

Относителната влажност на въздуха в затворен съд при температура t 1 = 5 ° C е равна на φ 1 = 84%, а при температура t 2 = 22 ° C е равна на φ 2 = 30%. Колко пъти налягането на наситените пари на водата при температура t 2 е по-голямо от това при температура t 1?

Решение.

Налягането на водната пара в съда при T 1 = 278 K е където r n. n1 - налягане на наситена пара при температура T 1 . При температура T 2 \u003d 295 K налягането

Тъй като обемът е постоянен, според закона на Чарлз

Оттук

Задача 3.

В помещение с обем 40 m 3 температурата на въздуха е 20 ° C, неговата относителна влажност φ 1 = 20%. Колко вода трябва да се изпари, така че относителната влажност φ 2 да достигне 50%? Известно е, че при 20 °C налягането на наситените пари е рнп = 2330 Pa.

Решение.

Относителна влажност оттук

Налягане на парата при относителна влажност φ 1 и φ 2

Плътността е свързана с налягането чрез уравнението ρ = Mp/RT, откъдето

Водни маси в помещението при влажност φ 1 и φ 2

Маса на водата, която трябва да се изпари:

Задача 4.

В помещение със затворени прозорци при температура 15 °C относителна влажност φ = 10%. Каква ще бъде относителната влажност, ако температурата в помещението се повиши с 10°C? Налягане на наситени пари при 15 °C pm. n1 = 12,8 mm Hg. чл., и при 25 ° C p n p2 = 23,8 mm Hg. Изкуство.

Тъй като парата е ненаситена, парциалното налягане на парата се променя съгласно закона на Чарлз p 1 /T 1 = p 2 /T 2. От това уравнение можете да определите налягането на ненаситената пара p 2 при T 2: p 2 \u003d p 1 T 2 /T 1. Относителната влажност при T 1 е равна.