Насичена пара.
Якщо посудина з рідиною щільно закрити, спочатку кількість рідини зменшиться, а потім буде залишатися постійним. При неізМенн ой температурі система рідина - пара прийде в стан теплової рівноваги і перебуватиме в ньому як завгодно довго. Одночасно з процесом випаровування відбувається і конденсація, обидва процеси в середньому комп.інсують один одного. У перший момент, після того, як рідина наллють у посудину і закриють його, рідина будевипаровуватися і щільність пари над нею буде збільшуватися. Однак одночасно з цим зростатиме і число молекул, що повертаються в рідину. Чим більша щільність пари, тим більша кількістьйого молекул повертається у рідину. В результаті в закритій посудині при постійній температурі встановиться динамічна (рухлива) рівновага між рідиною і парою, тобто число молекул, що залишають поверхню рідини за деякий час.р ий проміжок часу, дорівнюватиме в середньому числу молекул пари, що повернулися за той же час в рідиніь. Пар, нах що одягається в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, називають насиченою парою. Це визначення підкресленняває, що в даному обсязі при даній температурі не може перебувати більша кількість пари.
Тиск насиченої пари .
Що відбуватиметься з насиченою парою, якщо зменшити об'єм, який він займає? Наприклад, якщо стискати пару, що знаходиться в рівновазі з рідиною в циліндрі під поршнем, підтримуючи температуру постійного постійного циліндра. При стисканні пари рівновага почне порушуватися. Щільність пари в перший момент трохи збільшиться, і з газу в рідину почне переходити більше молекул, ніж з рідини в газ. Адже кількість молекул, що залишають рідину в одиницю часу, залежить тільки від температури, і стиснення пари це число не змінює. Процес триває до того часу, поки знову не встановиться динамічна рівновага і щільність пари, отже, і концентрація його молекул приймуть колишніх своїх значень. Отже, концентрація молекул насиченої пари за постійної температури не залежить від його об'єму. Так як тиск пропорційно концентрації молекул (p=nkT), то з цього визначення випливає, що тиск насиченої пари не залежить від об'єму, який він займає. Тиск p н. пара, при якому рідина знаходиться в рівновазі зі своєю парою, називають тиском насиченої пари.
Залежність тиску насиченої пари від температури.
Стан насиченої пари, як показує досвід, наближено описується рівнянням стану ідеального газу, яке тиск визначається формулою Р = nкТ З зростанням температури тиск зростає. Так як тиск насиченої пари не залежить від об'єму, то отже, воно залежить тільки від температури. Однак залежність р н. від Т, знайдена експериментально, не є прямо пропорційною, як ідеальний газ при постійному обсязі. Зі збільшенням температури тиск реальної насиченої пари зростає швидше, ніж тиск ідеального газу (рис. навчаючистік кривої 12). Чому це відбувається? При нагріванні рідини в закритій посудині частина рідини перетворюється на пару. В результаті згідно з формулою Р = nкТ тиск насиченої пари зростає не тільки внаслідок підвищення температури рідини, а й унаслідок збільшення концентрації молекул (щільності) пари. В основному збільшення тиску при підвищенні температури визначається саме збільшенням конц.ентрац ії. (Головна відмінність у поведінці тадеального газу та насиченої пари полягає в тому, що при зміні температури пари в закритій посудині (або при зміні об'єму при постійній температурі) змінюється маса пари. Рідина частково перетворюється на пару, або, навпаки, пар частково конденсуєється. З ідеальним газом нічого подібного не відбувається.). Коли вся рідина випарується, пара при подальшому нагріванні перестане бути насиченою і її тиск при постійному обсязі будети прямо пропорційно до абсолютної температури (див. рис., ділянка кривої 23).
Кипіння.
Кипіння - це інтенсивний перехід речовини з рідкого станугазоподібне, що відбувається по всьому об'єму рідини (а не тільки з її поверхні). (Конденсація – зворотний процес.) У міру збільшення температури рідини інтенсивність випаровування збільшується. Зрештою, рідина починає кипіти. При кипінні по всьому об'єму рідини утворюються бульбашки пари, що швидко ростуть, які спливають на поверхню. Температура кипіння рідини залишається незмінною. Це відбувається тому, що вся енергія, що підводиться до рідини, витрачається на перетворення її в пару. За яких умов починається кипіння?
У рідині завжди присутні розчинені гази, що виділяються на дні та стінках судини, а також на зважених у рідині порошинках, які є центрами пароутворення. Пари рідини, що знаходяться всередині бульбашок, є насиченими. Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зростає і бульбашки збільшуються в розмірах. Під дією сили, що виштовхує, вони спливають вгору. Якщо верхні шари рідини мають більше низьку температуру, то цих шарах відбувається конденсація пари в бульбашках. Тиск стрімко падає, і бульбашки закриваються. Захлопування відбувається настільки швидко, що стінки бульбашки, стикаючись, виробляють щось на зразок вибуху. Безліч таких мікровибухів створює характерний шум. Коли рідина досить прогріється, бульбашки перестануть захлопуватись і спливуть на поверхню. Рідина закипить. Слідкуйте за чайником на плиті. Ви побачите, що перед закипанням він майже перестає шуміти. Залежність тиску насиченої пари від температури пояснює, чому температура кипіння рідини залежить від тиску її поверхню. Пухирець пари може зростати, коли тиск насиченої пари всередині нього трохи перевищує тиск у рідині, який складається з тиску повітря на поверхню рідини (зовнішній тиск) і гідростатичного тиску стовпа рідини. Кипіння починається при температурі, при якій тиск насиченої пари в бульбашках порівнюється з тиском у рідині. Чим більший зовнішній тиск, тим вища температура кипіння. І навпаки, зменшуючи зовнішній тиск, тим самим знижуємо температуру кипіння. Відкачуючи насосом повітря та пари води з колби, можна змусити воду кипіти при кімнатній температурі. У кожної рідини своя температура кипіння (яка залишається постійною, доки вся рідина не википить), яка залежить від тиску її насиченої пари. Чим вищий тиск насиченої пари, тим нижча температура кипіння рідини.
Вологість повітря та його вимір.
У навколишньому повітрі практично завжди знаходиться деяка кількість водяної пари. Вологість повітря залежить від кількості водяної пари, що міститься в ній. Сире повітря містить більший відсоток молекул води, ніж сухе.Біль ше значення має відносна вологість повітря, повідомлення про яку щодня звучать у зведеннях метеопрогнозу.
Відносильна вологість - це відношення щільності водяної пари, що міститься в повітрі, до щільності насиченої пари при даній температурі, виражене у відсотках (показує, наскільки водяна пара в повітрі близька до насичення).
Крапка роси
Сухість або вологість повітря залежить від того, наскільки близька його водяна пара до насичення. Якщо вологе повітря охолоджувати, то пар, що знаходиться в ньому, можна довести до насичення, і далі він буде конденсуватися. Ознакою того, що пара наситилася є поява перших крапель рідини, що сконденсувалася - роси. Температура, коли пар, що у повітрі, стає насиченим, називається точкою роси. Крапка роси також характеризує вологість повітря. Приклади: випадання роси під ранок, запотівання холодного скла, якщо на нього подихати, утворення краплі води на холодній водопровідній трубі, вогкість у підвалах будинків. Для вимірювання вологості повітря використовують вимірювальні прилади – гігрометри. Існують кілька видів гігрометрів, але основні: волосяний та психрометричний.
У скляну колбу налили трохи води та закрили її пробкою. Вода поступово випаровувалась. Наприкінці процесу на стінках колби залишилося лише кілька крапель води. На малюнку показано графік залежності від часу концентрації nмолекули водяної пари всередині колби. Яке твердження можна вважати правильним?
o 1)на ділянці 1 пар насичений, але в ділянці 2 - ненасичений
o 2)на ділянці 1 пар ненасичений, але в ділянці 2 - насичений
o 3)на обох ділянках пар насичений
2. Завдання №D3360E
Відносна вологість повітря у закритій посудині 60%. Якою буде відносна вологість, якщо об'єм судини за незмінної температури зменшити в 1,5 раза?
5. Завдання №4aa3e9
Відносна вологість повітря в приміщенні за температури 20 °С
дорівнює 70%. Використовуючи таблицю тиску насиченої пари води, визначте тиск водяної пари в приміщенні.
o 1) 21,1 мм рт. ст.
o 2) 25 мм рт. ст.
o 3) 17,5 мм рт. ст.
o 4) 12,25 мм рт. ст.
32. Завдання №e430b9
Відносна вологість повітря в приміщенні за температури 20°С дорівнює 70%. Користуючись таблицею щільності насичених водних пар, визначте масу води в кубічному метрі приміщення.
o 3)1,73⋅10 -2 кг
o 4)1,21⋅10 -2 кг
33. Завдання №DFF058
На малюнку винайдено: пунк-тир-ної лі-ні-ї — гра-фік за-ві-си-мо-сти дав-лення на-си-щен-них парів води від тем-пе-ра-ту-ри, і суціль-ної лі-ні-ї - про-цесс 1-2 з-мене-ня пар-ці-аль-но-го дав-ле-ня парів води.
У міру та-ко-го із-мене-ня пар-ці-аль-но-го дав-ле-ня парів води аб-со-лют-на вологість-ність повіт-ду-ха
1) уве-ли-чи-ва-є-ся
2) умінь-ша-є-ся
3) не змінюється.
4) може як збільшуватися, так і зменшуватися.
34. Завдання №e430b9
Для опре-де-ле-ня від-но-си-тель-ної влаж-ності воз-ду-ха ис-поль-зу-ють різн-ність по-ка-за-ний су-хо-го і волог-но-го тер-мо-мет-рів (див. ри-су-нок). Використовуючи дані ри-сун-ка і пси-хро-мет-ри-че-ську таб-лі-цу, визна-де-лі-те, яку тем-пе-ра-ту-ру ( у гра-ду-сах (Цель-сія) по-ка-зи-ва-є сухий тер-мо-метр, якщо від-но-си-тель-на вологість-ність по-ду-ха в по-мі-ще -Нії 60%.
35. Завдання №DFF034
У со-су-де під порш-нем на-хо-дит-ся не-на-си-щен-ний пар. Його можна пе-ре-ве-сти в на-си-щен-ний,
1) ізо-бар-но по-ви-шая тем-пе-ра-ту-ру
2) до-бав-ляя в посудину другий газ
3) уве-ли-чи-ва обсяг пара
4) зменшений обсяг пари
36. Завдання №9C5165
Від-но-си-тель-на вологість-ність пові-ду-ха в ком-на-ті дорівнює 40%. Ка-во-во зі-від-но-ше-ня кон-цен-тра-ції nмо-ле-кул води в пові-ду-хе ком-на-ти і кон-цен-тра-ції мо-ле-кул води в на-си-щен-ному во-дя-ному парі при тій же тем- пе-ра-ту-ре?
1) n менше в 2,5 рази
2) n біль-ше в 2,5 рази
3) n менше на 40%
4) n біль-ше на 40%
37. Завдання №DFF058
Від-но-си-тель-на вологість-ність пові-ду-ха в ци-лін-дрі під порш-ням дорівнює 60%. Повітря ізо-тер-ми-че-ськи стиснули, зменшивши його обсяг вдвічі. Від-но-си-тель-на вологість-ність пові-ду-ха стала
38. Завдання №1BE1AA
У за-критому ци-лін-дрі-че-ському со-су-ді на-хо-дит-ся вологий-повітря при температурі 100 °С. Для того, щоб на стінках цього со-су-да ви-па-ла роса, тре-бу-ет-ся ізо-тер-ми-че-ски з-менити об'єм со-су-да в 25 разів. Чому при-бли-зи-тель-но дорівнює пер-во-на-чаль-на аб-со-лют-на вологість-воз-ду-ха в со-су-де? Відповідь при-ве-ді-те в г/м 3 , округ-ли до цілих.
39. Завдання №0B1D50
У циліндричній посудині під поршнем тривалий часзнаходяться вода та її пара. Поршень починають висувати із судини. При цьому температура води та пари залишається незмінною. Як змінюватиметься при цьому маса рідини в посудині? Відповідь поясніть, вказавши, які фізичні закономірності ви використовували для пояснення
40. Завдання №C32A09
У циліндричній посудині під поршнем тривалий час знаходяться вода та її пара. Поршень починають всмоктувати в посудину. При цьому температура води та пари залишається незмінною. Як змінюватиметься при цьому маса рідини в посудині? Відповідь поясніть, вказавши, які фізичні закономірності ви використовували для пояснення.
41. Завдання №AB4432
У досвіді, що ілюструє залежність температури кипіння від тиску повітря (рис. а ), кипіння води під дзвоном повітряного насоса відбувається вже за кімнатної температури, якщо тиск досить мало.
Використовуючи графік залежності тиску насиченої паривід температури (мал. б ), вкажіть, який тиск повітря потрібно створити під дзвоном насоса, щоб вода закипіла при 40 °С. Відповідь поясніть, вказавши, які явища та закономірності Ви використовували для пояснення.
| (а) | (б) |
42. Завдання №E6295D
Відносна вологість повітря при t= 36 o C становить 80%. Тиск насиченої пари за цієї температури pн = 5945 Па. Яка маса пари міститься в 1 м 3 цього повітря?
43. Завдання №9C5165
Чоловік у окулярах увійшов з вулиці до теплої кімнати і виявив, що його окуляри запітніли. Якою має бути температура на вулиці, щоб спостерігалося це явище? У кімнаті температура повітря 22 ° С, а відносна вологість повітря 50%. Поясніть, як ви отримали відповідь. (При відповіді на це запитання скористайтесь таблицею для тиску насиченої пари води.)
44. Завдання №E6295D
У за-кри-том со-су-де на-хо-дят-ся во-дя-ний пар і де-ко-ро-е-кількість води. Як з-менять-ся при ізо-тер-ми-че-ском умень-ше-нии об'-е-ма со-су-да слі-ду-ю-щі три ве-лі-чи-ни: давши -Ле-ня в со-су-де, маса води, маса пари? Для каж-дої ве-лі-чи-ни опре-де-лі-ті со-від-віт-ству-ю-ший ха-рак-тер з-мене-ня:
1) уве-ли-чит-ся;
2) умінь-шит-ся;
3) не зміниться.
За-пи-ши-те в таб-лі-цю ви-бра-ні цифри для кожної фі-зи-че-ської ве-лі-чи-ни. Цифри у відповіді можуть по-вторятися.
45. Завдання №8BE996
Аб-со-лют-на вологість-ність воз-ду-ха, на-хо-дя-ще-го-ся в ци-лін-дрі-че-ском со-су-де під порш-нем, дорівнює . Температура газу в сосуді дорівнює 100 °С. Як і у скільки разів тре-бу-є-ся ізо-тер-мі-че-ськи з-менити об'єм со-су-да для того, щоб на його стін-ках об-раз-ва -лась роса?
1) умень-шити при-бли-зі-тель-но в 2 рази 2) збільшити-при-бли-зи-тель-но в 20 разів
3) зменшити при-близ-но в 20 разів 4) збільшити при-бли-зи-но в 2 рази
46. Завдання №8BE999
В екс-пе-рі-мен-ті уста-нов-ле-но, що при тем-пе-ра-ту-ре повітря в кім-ні на стіні ста-ка-на з холодною водою на-чі-на-ет-ся кон-ден-са-ція парів води з повітря-ду-ха, якщо знизити тем-пе-ра-ту-ру ста-ка-на до . По ре-зуль-та-там цих екс-пе-ри-мен-тов визна-де-лі-те від-но-си-тель-ну вологість-ність повіт-ду-ха. Для розв'язання за-да-чи користуйтеся таб-лі-цей. Чи з-менить-ся від-но-си-тель-на вологість-ність при по-ви-ше-ні тем-пе-ра-ту-ри воз-ду-ха в ком-на-ті, якщо кон-ден-са-ція парів води з пові-ду-ха буде на-чи-на-ет-ся при тій же тем-пе-ра-ту-ре ста-ка-на? Дав-ле-ня і густина на-си-щен-но-го во-дя-но-го пара при роз-лич-ной тем-пе-ра-ту-ре по-ка-за-но в таб -ли-це:
| 7,7 | 8,8 | 10,0 | 10,7 | 11,4 | 12,11 | 12,8 | 13,6 | 16,3 | 18,4 | 20,6 | 23,0 | 25,8 | 28,7 | 51,2 | 130,5 |
Вологість - це міра, що характеризує вміст водяної пари в повітрі. Відносна вологість - це кількість води, що міститься в повітрі при даній температурі в порівнянні з максимальною кількістю води, яка може утримуватися в повітрі при тій же температурі у вигляді пари.
Іншими словами, відносна вологість показує, скільки ще вологи не вистачає, щоб за цих умов навколишнього середовищапочалася конденсація. Ця величина характеризує ступінь насичення повітря водяною парою. При розрахунку оптимальної вологості повітря у приміщенні говорять саме про відносну вологість.
- Наприклад, за температури 21°С один кілограм сухого повітря може містити до 15,8 г вологи. Якщо 1 кг сухого повітря містить 15,8 г води, кажуть, що відносна вологість повітря становить 100 %. Якщо та сама кількість повітря містить 7,9 г води за тієї ж температурі, то, порівняно з максимально можливими кількістю вологи, відношення складе: 7,9/15,8=0,50 (50 %). Отже, відносна вологість повітря буде 50 %.
Яка вологість є оптимальною
Ідеальна вологість у житловому приміщенні становить 40-60%. У літні місяціповітря досить зволожене (в особливо дощову погоду відносна вологість може досягати 80-90%), тому немає потреби у додаткових способах зволоження.
Проте взимку системи центрального опалення та інші обігрівальні прилади призводять до пересушування повітря. Це відбувається тому, що сильне обігрів підвищує температуру, але не збільшує кількість водяної пари. Це викликає посилене випаровування вологи звідусіль: з вашої шкіри та вашого організму, кімнатних рослин і навіть предметів меблів. Відносна вологість у квартирах узимку становить зазвичай не більше 15%. Це навіть менше, ніж у пустелі Сахара! Там відносна вологість повітря становить 25%.
Таблиця оптимальної вологостідемонструє, наскільки недостатній рівень 15%:
Як досягти оптимальної вологості?
Єдина порада – зволожувати приміщення.
Існує чимало "народних" способів зволоження. Можна, наприклад, розвішувати в кімнаті мокрі рушники та ганчірки. Ставити на обігрівач резервуар із водою. Випаровування води рано чи пізно призведе до підвищення вологості повітря. Для запобігання піаніно від висихання раніше рекомендували ставити всередину баночку з водою. Варіант для тих, хто не шкодує грошей – декоративний фонтан у кімнаті.
Однак перелічені способи незручні та малоефективні. Значно збільшити вологість повітря у кімнаті за допомогою баночки з водою не вдасться. До того ж банку на батареї та рушники на мотузках виглядають не дуже естетично.
Найефективніший і практичніший спосіб збільшити вологість у приміщенні — встановити зволожувач повітря. Цей кліматичний прилад здатний підтримувати точно заданий рівень зволоження, до того ж недорогий і простий у використанні. Нове покоління зволожувачів самі контролюють оптимальну вологість.
Повітря певною мірою наповнене водяною парою. Його кількість характеризується таким показником, як вологість. Вона може бути абсолютною та відносною. Перший показник вказує на обсяг води, яка міститься в одному кубометрі повітря. Другий термін використовується визначення співвідношення між максимально можливою кількістю пари до реальному. Якщо визначається вологість повітря у приміщенні, мають на увазі відносний показник.
Навіщо вимірювати та контролювати вологість у приміщенні?
Вологість у будинку безпосередньо впливає на здоров'я та самопочуття всіх його мешканців. Якщо показники не відповідають нормі, страждають не лише люди, а й кімнатні рослини, меблі та інші речі. Кількість водяної пари в навколишньому середовищі не стабільна і постійно змінюється в залежності від пори року.
Чим небезпечне пересушене повітря?
Низька вологість у приміщенні дуже часто спостерігається у опалювальний сезон. Це призводить до того, що людина швидко втрачає воду через шкірні покриви та дихальні шляхи. Внаслідок таких негативних явищ спостерігаються такі ефекти:
- зниження еластичності та сухість шкірного покриву, що супроводжується появою мікротріщин, призводить до розвитку дерматитів;
- пересихання слизової очей призводить до їх почервоніння, печіння, сльозотечу;
- кров втрачає частину рідкої складової, що знижує швидкість її руху, створюючи додаткове навантаження на серце;
- людина страждає від головного болю, відчуває втому і втрачає звичайну працездатність;
- збільшується в'язкість шлункового соку, що погіршує травлення;
- відбувається пересихання слизових оболонок дихальних шляхів, що послаблює місцевий імунітет;
- підвищення концентрації у повітрі хвороботворних мікроорганізмів, які зазвичай нейтралізуються крапельками повітря.
Для вимірювання показників повітря в квартирі досить купити найпростіший пристрій, який зазвичай поєднаний із термометром або годинником. Він має невелику похибку 3-5%, що не є критичним.
Використання склянки з водою
Для визначення вологості повітря необхідно набрати у звичайну склянку воду і відправити її в холодильник на 3 години, щоб рідина охолоне до 3-5°С. Посудину виймають і ставлять на стіл далеко від опалювальних приладів. Протягом кількох хвилин спостерігають за стінками склянки, де виявляють появу конденсату як крапель води. Результати експерименту виражаються в наступному:
- скло швидко висохло – вологість знижена;
- стінки залишилися запітнілими – у приміщенні норми вологості дотримані;
- по склянці почала стікати вода – вологість підвищена.
Таблиця Ассмана
Таблиця Ассмана розроблена для визначення вологості за допомогою психрометра. Він складається з двох термометрів – звичайного та з функцією зволоження. Показники, виміряні другим приладом, будуть дещо нижчими. За спеціальною таблицею з використанням отриманих значень визначають вологість повітря.
Використання ялинової шишки
Беруть звичайну ялинову шишку і кладуть її подалі від опалювальних приладів. При сухому повітрі її лусочки відкриються, а при вологому щільно стиснуться.
Загальноприйняті норми
Норми вологості в приміщенні залежать від його призначення та пори року. Дотримання рекомендованих параметрів забезпечить гарне самопочуття, і негативно впливатиме на імунітет людини.
Норми для квартири
Для квартири всі норми щодо кліматичних параметрів вказані у ГОСТі 30494-96. Згідно даному документувологість повітря в холодну пору року має коливатися в межах 30-45%, а в теплу - 30-60%. Незважаючи на зазначені значення, показник 30% може погано сприйматися людським організмом. Тому лікарі рекомендують підтримувати параметри 40-60%, які вважаються оптимальними у будь-яку пору року.
Норми для дитячої кімнати
Організм дитини нездатний правильно працювати при зниженій вологості повітря. Це призводить до швидкого пересихання слизових оболонок, що загрожує зниженням місцевого імунітету.
Робоче місце
Норма вологості робочому місці залежить від специфіки праці. Наприклад, для офісних працівників вона становить 40–60%.
Як нормалізувати мікроклімат у приміщенні?
Щоб мікроклімат у приміщенні був комфортним для проживання, потрібно скористатися такими порадами:
- застосування зволожувачів повітря. Незамінні в опалювальний сезон у будь-яких приміщеннях;
- регулярні провітрювання;
- збільшення кількості кімнатних рослин;
- наявність витяжної вентиляції. Припливна витяжка забезпечує приміщення свіжим повітрямта нормалізує кількість водяної пари;
- у деяких випадках рекомендується використовувати спеціальні осушувачі повітря, оснащені абсорбуючими речовинами;
- у житлових приміщеннях забороняється сушити білизну, що негативно позначається на їхньому мікрокліматі.
Відео: Як виміряти вологість повітря
- Головна
- Кондиціонери
Цей відеоурок доступний за абонементом
У вас є абонемент? Увійти
I-17="">Насичена пара, вологість повітря
Сьогоднішній урок ми присвятимо обговоренню такого поняття, як вологість повітря та методам її вимірювання. Основним явищем, що впливає на вологість повітря, буде процес випаровування води, про який ми вже говорили раніше, а найважливішим поняттям, яке ми будемо використовувати, буде насичена і ненасичена пара.
Якщо виділяти різні стани пари, то вони будуть визначатися тим, в якій взаємодії пар знаходиться зі своєю рідиною. Якщо уявити, що деяка рідина знаходиться в закритій посудині і відбувається процес її випаровування, то рано чи пізно цей процес прийде до стану, коли випаровування в рівні проміжки часу компенсуватиметься конденсацією і настане так звана динамічна рівновага рідини зі своєю парою (рис. 1). .
Мал. 1. Насичена пара
Визначення.Насичена пара- це пара, що знаходиться в термодинамічній рівновазі зі своєю рідиною. Якщо ж пара не насичена, то такої термодинамічної рівноваги немає (рис. 2).
Мал. 2. Ненасичена пара
За допомогою цих двох понять ми й описуватимемо таку важливу характеристикуповітря, як вологість.
Визначення.Вологість повітря- Величина, що вказує на вміст у повітрі водяної пари.
Постає питання: чому ж поняття вологості є важливим для розгляду і яким чином водяні пари потрапляють у повітря? Відомо, що велику частину поверхні Землі займає вода (Світовий океан), з якої безперервно відбувається випаровування (рис. 3). Безумовно, у різних кліматичних зонахінтенсивність цього процесу різна, що від середньодобової температури, наявності вітрів тощо. п. Ці чинники зумовлюють те що, що у певних місцях процес пароутворення води інтенсивніший, ніж її конденсація, а деяких – навпаки. У середньому можна стверджувати, що пара, що утворюється в повітрі, не є насиченою, і її властивості необхідно вміти описувати.
Мал. 3. Випаровування рідини (Джерело)
Для людини величина вологості є дуже важливим параметром навколишнього середовища, оскільки наш організм дуже активно реагує на її зміни. Наприклад, такий механізм регуляції функціонування організму, як потовиділення, безпосередньо пов'язаний із температурою та вологістю навколишнього середовища. При високій вологості процеси випаровування вологи з поверхні шкіри практично компенсуються процесами її конденсації та порушується відведення тепла від організму, що призводить до порушень терморегуляції. При низькій вологості процеси випаровування вологи переважають над процесами конденсації і організм втрачає занадто багато рідини, що може призвести до зневоднення.
Величина вологості важлива як для людини та інших живих організмів, але й перебігу технологічних процесів. Наприклад, через відому властивість води проводити електричний струм її вміст повітря може серйозно проводити коректну роботу більшості електроприладів.
Крім того, поняття вологості є найважливішим критерієм оцінювання погодних умов, що всім відомо із прогнозів погоди. Варто зазначити, що якщо порівнювати вологість у різні пори року у звичних для нас кліматичних умовах, то вона вище влітку і нижче взимку, що пов'язано, зокрема, з інтенсивністю випаровування при різних температурах.
Абсолютна вологість повітря
Основними характеристиками вологого повітряє:
- щільність водяної пари у повітрі;
- відносна вологість повітря.
Повітря є складовим газом, у ньому міститься безліч різних газів, у тому числі водяна пара. Для оцінювання його кількості повітря необхідно визначити, яку масу мають водяні пари у певному виділеному обсязі – таку величину характеризує щільність. Щільність водяної пари в повітрі називають абсолютною вологістю.
Визначення.Абсолютна вологість повітря- Кількість вологи, що міститься в одному кубічному метрі повітря.
Позначенняабсолютної вологості: (як і звичайне позначення густини).
Одиниці виміруабсолютної вологості: img="">
маса пари (води) у повітрі, кг (в СІ) або р;
I-19="">Відносна вологість повітря
Для опису такого сприйняття введено таку величину, як відносна вологість.
Визначення.Відносна вологість повітря- Величина, що показує наскільки далека пара від насичення.
Т. е. величина відносної вологості, простими словами, показує наступне: якщо пара далека від насичення, то вологість низька, якщо близька - висока.
Позначеннявідносної вологості: .
Одиниці вимірувідносної вологості: %.
Формулаобчислення відносної вологості:
Img="" i-20="">Конденсаційний гігрометр
Як видно з формули, в ній фігурують абсолютна вологість, з якою ми вже знайомі, і щільність насиченої пари за тієї ж температури. Виникає питання, як визначати останню величину? І тому існують спеціальні прилади. Ми розглянемо конденсаційнийгігрометр(Рис. 4) – прилад, який служить для визначення точки роси.
Визначення.Крапка роси– температура, за якої пара стає насиченою.
Мал. 4. Конденсаційний гігрометр (Джерело)
Всередину ємності приладу наливається рідина, що легко випаровується, наприклад, ефір, вставляється термометр (6) і за допомогою груші (5) через ємність прокачується повітря. В результаті посиленої циркуляції повітря починається інтенсивне випаровування ефіру, температура ємності через це знижується і на дзеркалі (4) виступає роса (крапельки пари, що сконденсувався). У момент появи на дзеркалі роси за допомогою термометра вимірюється температура, ця і є точкою роси.
Що робити з отриманим значенням температури (точки роси)? Існує спеціальна таблиця, в якій занесені дані – яка щільність насиченої водяної пари відповідає кожній точці роси. Слід зазначити корисний факт, що зі збільшенням значення точки роси зростає значення відповідної їй щільності насиченої пари. Іншими словами, чим тепліше повітря, тим більша кількість вологи він може містити, і навпаки, чим повітря холодніше, тим максимальне утримання в ньому пари менше.
Волосний гігрометр
Розглянемо тепер принцип дії інших видів гігрометрів, приладів для вимірювання характеристик вологості (від грец. Hygros - "вологий" і metroo - "вимірюю").
Волосний гігрометр(рис. 5) – прилад для вимірювання відносної вологості, в якому як активний елемент виступає волосся, наприклад людський.
Мал. 5. Волосний гігрометр (Джерело)
Дія волосного гігрометра заснована на властивості знежиреного волосся змінювати свою довжину при зміні вологості повітря (при збільшенні вологості довжина волосся збільшується, при зменшенні - зменшується), що дозволяє вимірювати відносну вологість. Волосся натягнуте на металеву рамку. Зміна довжини волосся передається стрілці, що переміщається вздовж шкали. При цьому слід пам'ятати, що гігрометр дає не точні значення відносної вологості, і використовується переважно в побутових цілях.
Психрометр
Більш зручний у використанні і точний такий прилад для вимірювання відносної вологості, як психрометр (від грец. ψυχρός - «холодний») (рис. 6).
Психрометр складається із двох термометрів, які закріплені на загальній шкалі. Один із термометрів називається вологим, тому що він обмотаний батистовою тканиною, яка занурена в резервуар з водою, розташований на тильній стороні приладу. З вологої тканини випаровується вода, що призводить до охолодження термометра, процес зниження його температури триває до досягнення етапу, поки пара поблизу вологої тканини не досягне насичення і термометр не почне показувати температуру точки роси. Таким чином, вологий термометр показує температуру менше або дорівнює реальній температурі навколишнього середовища. Другий термометр називається сухим та показує реальну температуру.
На корпусі приладу, як правило, зображено ще так звану психрометричну таблицю (табл. 2). За допомогою цієї таблиці за значенням температури, яку показує сухий термометр, та по різниці температур між сухим та вологим термометрами можна визначити відносну вологість навколишнього повітря.
Однак, навіть не маючи під рукою такої таблиці, можна приблизно визначити величину вологості, користуючись наступним принципом. Якщо показання обох термометрів близькі один до одного, випаровування води з вологого практично повністю компенсується конденсацією, тобто вологість повітря висока. Якщо, навпаки, різниця показань термометрів велика, то випаровування з вологої тканини переважає над конденсацією і повітря сухе, а вологість низька.
Таблиці показників вологості
Звернемося до таблиць, що дозволяють визначати характеристики вологості повітря.
Температура,
Тиск, мм. рт. ст.
Щільність пари,
За це завдання ви можете отримати 1 бал на ЄДІ у 2020 році
Тепловій рівновазі та всьому, що з ним пов'язано, присвячено завдання 10 ЄДІ з фізики. Квитки побудовані так, що приблизно в половині з них є питання, присвячені вологості (типовий приклад такого завдання «У скільки разів збільшилася концентрація молекул пари, якщо об'єм пари ізотермічно зменшили в два рази»), інші стосуються теплоємності речовин. Питання теплоємності практично завжди містять у собі графік, який необхідно попередньо вивчити для коректної відповіді на питання.
Завдання 10 ЄДІ з фізики зазвичай викликає складнощі у учнів, крім кількох варіантів, присвячених визначенню відносної вологості повітря за психрометричними таблицями. Найчастіше школярі починають виконання завдань із цього питання, вирішення якого займає зазвичай одну-дві хвилини. Випадання учню квитка саме з таким типом завдання № 10 ЄДІ з фізики суттєво полегшить усі випробування, оскільки час його виконання обмежений певною кількістю хвилин.
