Точка росы

Абсолютная и относительная важность

VII. Домашнє завдання

VI. Підбиття підсумків, оцінювання результатів уроку

Учитель пропонує учням відповісти на запитання:

• Що було легко, а що — складно?

• Що найбільше запам'яталося на сьогоднішньому уроці?

Вивчити конспект

3.Приборы для определения влажности /Самостоятельное изучение

Домашнее задание

1. Жданов Л.С. Физика. §9.1 - 9.4 /Дмитриева В.Ф. Физика. §33

2. Самостоятельное изучение: Приборы для определения влажности - §9.3

3 Экзаменационный конспект №

4. Рымкевич А.П. Задачи №

Прочтите:

& На нашей планете в атмосфере всегда содержится водяной пар. Это происходит вследствие постоянного испарения воды с по­верхностей водоемов, почвы и растительного покрова, а также дыхания человека и животных.

Состояние водяного пара, как и любого газа, можно характеризовать параметрами – давлением и плотностью.

Очевидно, что атмосфер­ное давление представляет собой сумму давлений су­хого воздуха (т.е. смесь азота, кислорода, углекислого газа и др.) и находящегося в нем водяного пара:

P_атм = P_азота + P_{кислорода} …+ P_{водяного пара}

Давление (и плотность) водяного пара будет максимальным при насыщении воздуха паром.

Вспомним:

Насыщенный пар – это пар находящийся в динамическом (подвижном) равновесии со своей жидкостью.

Состояние насыщенного пара также можно характеризовать различными параметрами, например: давлением насыщенного пара Р_нас [ Па или мм рт. ст.], плотностью насыщенного пара ρ_нас [кг/м³]

Например, при 20 ⁰С: P_нас (20 ^оС) = 2330 Па, ρ _нас(20 ^оС) = 17,3

Сравним это давление, например, с нормальным атмосферным давлением:

P_{норм.атм} ≈ 10 ⁵ Па ≈100000 Па

Понятно, что даже максимальный «вклад» водяных паров (в насыщенном состоянии) в «общее» атмосферное давление - невелик. Но при этом содержание водяных паров в атмосферном воздухе, т.е. влажность воздуха, имеет большое значение и влияет на климат, на жизнь и самочувствие людей и других живых организмов, на технологические процессы и т. д.

Вспомним, что давление (и плотность) насыщенного пара зависит от температуры. Эта зависимость не может быть выражена простой форму­лой, поэтому на основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от темпера­туры составлены таблицы и графики, по которым можно опре­делить его давление при различных температурах. Эти таблицы называются «Давление и плотность насыщенных паров при различных температурах».

Запишите в конспект: Атмосфер­ный воздух - это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа, водяных паров и др. Влажность характеризует содержание водяных паров в атмосферном воздухе.
Прочитайте Т.к. состояние воздуха можно характеризовать различными параметрами, например, давлением или плотностью, то · давление воздуха определяется суммой давлений су­хого воздуха и находящегося в нем водяного пара: Pатм = Pазота + Pкислорода +…+ Pводяного пара или с другой стороны · плотность воздуха определяется суммой плотностей су­хого воздуха и находящегося в нем водяного пара: ρ атм = ρ азота + ρ кислорода +…+ ρ водяного пара Вспомним: плотность рассчитывают по формуле: В дальнейшем для характеристики влажности мы будем использовать только величину: плотность водяных паров: ρабс, ρнас /Однако можно использовать и величину «давление»: Рабс, Рнас
! Запишите в конспект: Итак, различают: 1. Абсолютную влажность: ρабс [ г/м3 или кг/м3] 2. Относительную влажность: В [ %]
Важно è 1. ρабс - абсолютная влажность, кг/м3 Абсолютная влажность – это плотность водяных паров в воздухе (в общей смеси газов) Другими словами: Абсолютная влажность характеризует массу водяных паров в 1м3 воздуха. (т.е. характеризует абсолютное содержание водяных паров в воздухе) Следовательно, ρабс может быть (в ряде случаев!) определена по формуле:
Можно не писать про давление! Другой подход к определению абсолютной влажности с использованием величины «давления»: P абс - парциальное давление водяных паров, Па или мм рт.ст. Абсолютная влажность - это давление (парциальное давление) только водяных паров в смеси атмосферного воздуха: Pатм = Pазота + Pкислорода …+ Pводяного пара; P абс = Pводяного пара Примечание: Парциальное – означает «частичное»: от английского слова part – часть, partial – частичный
! Запишите в конспект: Абсолютная влажность не зависит от температуры!!! Т.к. с изменением температуры масса водяных паров не изменяется (для замкнутого объема - для данного воздуха!)	Шпаргалка! t↑, но при этом ρабс = const
! Запишите в конспект:
è 2. В - относительная влажность è В - относительная влажность -- показывает, как «далек» данный воздух от насыщенного состояния (при данной температуре) è Относительная влажность определяется отношением абсолютной влажности ρабс к плотности насыщенных паров ρнас:   (1) Это главная формула урока! где В - относительная влажность - безразмерная величина или в % ρабс - абсолютная влажность, кг /м 3 ρнас - плотность насыщенных паров, кг /м 3 è ρнас - берется из таблицы «Давление и плотность насыщенных паров при различных температурах»
Важное замечание: С ростом температуры относительная влажность уменьшается, т.к. абсолютная влажность ρабс не изменятся, а плотность (и давление) насыщенных паров возрастают с ростом температуры / см. формулу (2) /	Шпаргалка! t↑ð ρнас ↑ ð В↓ ð ρабс = const
Аналогично, можно выразить влажность через величину «давление:»		Если Вам больше нравится величина «плотность», чем «давление», то формулу (1а) можно не писать
Относительная влажность определяется отношением абсолютной влажности Рабс к давлениюнасыщенных паровРнас: В = * 100% (1 а)
Прочтите: & Относительная влажность колеблется в широких пределах (но не более 100%!). Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры, и, следовательно, с ростом давления насыщения относительная влаж­ность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же ко­личество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыще­ния.Точкой росы называют температуру, при кото­рой пар, находящийся в воздухе, становится насы­щенным. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начи­нается конденсация водяного пара. Поэтому в природе часто наблюдается вечером, или ночью, или под утро – при понижении температуры - появление тумана, росы, инея. Таким образом, как следует из определения относительной влажности /см. формулу (1)/, чем ниже температура, тем меньше плотность (и давление) насыщенного пара, а значит при охлаждении до некоторой температуры пар становится насыщенным. Эта температура называется точкой росы и обозначается: tp. ! Запишите в конспект: tp - точка росы - это температура, при которой воздух становится насыщенным. Следовательно: при точке росы t = tp ] B (tp) =100% т.к. ρнас (tp)= ρабс это только при точке росы!!! æ
ÆКак найти точку росы??? Ответ: Температура точки росы определяется по таблице «Давление и плотность насыщенных паров»: Для этого надо: 1. найти ρабс /помним, что ρабс с температурой не изменяется!!! 2. найти ρнас: ρнас (tp)= ρабс /помним, что это справедливо только при точке росы! 3. найти точку росы Æ по таблице «Давление и плотность насыщенных паров при различных температурах» найти температуру, соответствующую данной плотности насыщенных паров ρнас. Эта температура и будет точка росы!

Æ Примечание

В задачах по теме «Влажность» можно использовать внесистемные единицы измерения массы и плотности:

[г] вместо [кг]

[] вместо []

Задача 1

Какова масса водяных паров в 1м³ насыщенного водяного пара

при температуре 23⁰С?

Дано: V = 1м3 t1 = 23 0С t2 = 10 0С

1) m (20 оС) -?

Решение 1) t1 = 23 0С Для нахождения массы водяных паров в 1м3 насыщенного водяного пара при указанной температуре Æ по таблице «Давление и плотность насыщенных паров при различных температурах» найдем значения плотности насыщенного пара для температуры 230С: ü ρнас (230) = 20,6 · 10-3 = 20,6 Ответ: при температуре 230С в 1м3 данного воздуха содержится 20,6г насыщенных водяных паров (!). Вот и всё «решение»!

Но проверим это с помощью расчётов! Из известной формулы для расчёта плотности: ρ = , можно выразить массу: m = V × ρ. Для нашего случая нахождения массы водяных паров эта формула, очевидно, тоже справедлива: mнас = V×ρнас, тогда для V = 1м3 (по условию) , mнас = 1м3 ×20,6 · 10-3=20,6 · 10-3 кг =20,6 г Ответ: при температуре 230С в 1м3 данного воздуха содержится насыщенных водяных паров: mнас = 20,6 · 10- 3кг =20,6г

! Самостоятельно ответьте на вопрос: Какова масса водяных паров в 1м³ насыщенного водяного пара при температуре 10⁰С?

Задача 2

В комнате с размерами 3м × 3м × 5м содержится 640 г водяных паров. Определить абсолютную и относительную влажность воздуха при температурах 1) 20 ^оС, 2) 25 ^оС

Дано: V= 3м × 3м × 5м = 45м3 m = 640·10-3 кг t1=20 оС t2=25 оС

1) ρабс (20 оС) -? В(20 оС) -? 2) ρабс (25 оС) -? В(25 оС) -?

План решения

Часть 1: t₁ =20⁰С

Для нахождения относительной влажности для данной температуры (20⁰С) используем формулу (1):

(1)

где

ρ_нас - плотность насыщенного пара

ρ_абс - абсолютная влажность

Æ ρ_нас(20^оС) найдем по таблице «Давление и плотность насыщенных паров при различных температурах» -

для данной температуры (20⁰С)

Æ абсолютную влажность ρ_абс находим по формуле (2):

(2)

Решение: