Nasičena para, vrelišče, zračna vlaga. Relativna vlažnost v zaprtih prostorih Formula relativne vlažnosti skozi prostornino in temperaturo

V tej lekciji bomo predstavili koncept absolutne in relativne zračne vlage, obravnavali izraze in količine, povezane s temi pojmi: nasičena para, rosišče, instrumenti za merjenje vlažnosti. Pri pouku se bomo seznanili s tabelama gostote in nasičenega parnega tlaka ter psihrometrično tabelo.

Za ljudi je raven vlažnosti zelo pomemben okoljski parameter, saj se naše telo zelo aktivno odziva na njene spremembe. Na primer, mehanizem za uravnavanje delovanja telesa, kot je potenje, je neposredno povezan s temperaturo in vlažnostjo okolja. Pri visoki vlažnosti se procesi izhlapevanja vlage s površine kože praktično kompenzirajo s procesi njene kondenzacije in odvajanje toplote iz telesa je moteno, kar vodi do motenj termoregulacije. Pri nizki zračni vlagi procesi izhlapevanja vlage prevladajo nad procesi kondenzacije in telo izgubi preveč tekočine, kar lahko privede do dehidracije.

Količina vlage ni pomembna le za človeka in druge žive organizme, temveč tudi za potek tehnoloških procesov. Na primer, zaradi znane lastnosti vode, da prevaja električni tok, lahko njena vsebnost v zraku resno vpliva na pravilno delovanje večine električnih naprav.

Poleg tega je pojem vlažnosti najpomembnejši kriterij za ocenjevanje vremenskih razmer, kar vsi poznajo iz vremenskih napovedi. Omeniti velja, da če primerjamo vlažnost v različnih letnih časih v naših običajnih podnebnih razmerah, je ta višja poleti in nižja pozimi, kar je povezano zlasti z intenzivnostjo procesov izhlapevanja pri različnih temperaturah.

Glavne značilnosti vlažnega zraka so:

1. gostota vodne pare v zraku;
2. relativna vlažnost.

Zrak je sestavljen plin in vsebuje veliko različnih plinov, vključno z vodno paro. Za oceno njegove količine v zraku je treba ugotoviti, kakšno maso ima vodna para v določenem dodeljenem volumnu - za to vrednost je značilna gostota. Imenuje se gostota vodne pare v zraku absolutna vlažnost.

Opredelitev.Absolutna vlažnost zraka- količina vlage v enem kubičnem metru zraka.

Imenovanjeabsolutna vlažnost: (kot je običajna oznaka za gostoto).

Enoteabsolutna vlažnost: (v SI) ali (za lažje merjenje majhnih količin vodne pare v zraku).

Formula izračuni absolutna vlažnost:

Oznake:

Masa pare (vode) v zraku, kg (v SI) ali g;

Prostornina zraka, ki vsebuje navedeno maso pare, je .

Po eni strani je absolutna vlažnost zraka razumljiva in priročna vrednost, saj daje predstavo o specifični vsebnosti vode v zraku po masi, po drugi strani pa je ta vrednost neprijetna z vidika občutljivosti vlažnosti živih organizmov. Izkazalo se je, da na primer oseba ne čuti masne vsebnosti vode v zraku, temveč njeno vsebnost glede na največjo možno vrednost.

Za opis takega zaznavanja je bila uvedena naslednja količina: relativna vlažnost.

Opredelitev.Relativna vlažnost– vrednost, ki kaže, kako daleč je para od nasičenosti.

To pomeni, da vrednost relativne vlažnosti z enostavnimi besedami kaže naslednje: če je para daleč od nasičenosti, je vlažnost nizka, če je blizu, je visoka.

Imenovanjerelativna vlažnost: .

Enoterelativna vlažnost: %.

Formula izračuni relativna vlažnost:

Poimenovanja:

Gostota vodne pare (absolutna vlažnost), (v SI) ali ;

Gostota nasičene vodne pare pri dani temperaturi (v SI) ali .

Kot je razvidno iz formule, vključuje absolutno vlažnost, ki jo že poznamo, in gostoto nasičene pare pri isti temperaturi. Postavlja se vprašanje: kako določiti slednjo vrednost? Za to obstajajo posebne naprave. Bomo razmislili kondenzacijohigrometer(slika 4) - naprava, ki se uporablja za določanje rosišča.

Opredelitev.Točka rosišča- temperatura, pri kateri postane para nasičena.

riž. 4. Kondenzacijski higrometer ()

Tekočino, ki zlahka izhlapi, na primer eter, vlijemo v posodo naprave, vstavimo termometer (6) in skozi posodo črpamo zrak s pomočjo žarnice (5). Zaradi povečanega kroženja zraka se začne intenzivno izhlapevanje etra, zaradi tega se temperatura posode zniža in na zrcalu (4) se pojavi rosa (kapljice kondenzirane pare). V trenutku, ko se na ogledalu pojavi rosa, se temperatura meri s termometrom; ta temperatura je rosišče.

Kaj storiti z dobljeno vrednostjo temperature (rosišče)? Obstaja posebna tabela, v katero se vnesejo podatki - kakšna gostota nasičene vodne pare ustreza vsaki določeni rosišču. Omeniti velja koristno dejstvo, da z višanjem rosišča narašča tudi vrednost ustrezne gostote nasičene pare. Z drugimi besedami, toplejši ko je zrak, večjo količino vlage lahko vsebuje, in obratno, hladnejši ko je zrak, manjša je največja vsebnost hlapov v njem.

Zdaj razmislimo o principu delovanja drugih vrst higrometrov, naprav za merjenje značilnosti vlažnosti (iz grškega hygros - "moker" in metreo - "merim").

Higrometer za lase(slika 5) - naprava za merjenje relativne vlažnosti, v kateri lasje, na primer človeški lasje, delujejo kot aktivni element.

Delovanje lasnega higrometra temelji na lastnosti razmaščenih las, da ob spremembi vlažnosti zraka spreminjajo svojo dolžino (z naraščajočo vlažnostjo se dolžina las povečuje, z zmanjševanjem zmanjšuje), kar omogoča merjenje relativne vlažnosti. Lasje so napeti čez kovinski okvir. Sprememba dolžine las se prenaša na puščico, ki se premika vzdolž lestvice. Ne smemo pozabiti, da lasni higrometer ne daje natančnih vrednosti relativne vlažnosti in se uporablja predvsem za gospodinjske namene.

Bolj priročna in natančna naprava za merjenje relativne vlažnosti je psihrometer (iz starogrške ψυχρός - "mraz") (slika 6).

Psihrometer je sestavljen iz dveh termometrov, ki sta pritrjena na skupni skali. Eden od termometrov se imenuje mokri termometer, ker je ovit v kambrično tkanino, ki je potopljena v rezervoar z vodo, ki se nahaja na zadnji strani naprave. Voda izhlapi iz mokre tkanine, kar vodi do ohlajanja termometra, proces zniževanja njene temperature se nadaljuje, dokler ni dosežena stopnja, dokler para v bližini mokre tkanine ne doseže nasičenosti in termometer začne kazati temperaturo rosišča. Tako mokri termometer kaže temperaturo, ki je nižja ali enaka dejanski temperaturi okolja. Drugi termometer se imenuje suhi termometer in kaže dejansko temperaturo.

Na telesu naprave je praviloma tudi tako imenovana psihrometrična miza (tabela 2). S to tabelo lahko določite relativno vlažnost okoliškega zraka iz vrednosti temperature, ki jo prikazuje suhi termometer, in iz temperaturne razlike med suhim in mokrim termometrom.

Vendar pa lahko tudi brez takšne tabele pri roki približno določite količino vlage po naslednjem principu. Če so odčitki obeh termometrov blizu drug drugemu, potem je izhlapevanje vode iz vlažnega skoraj v celoti kompenzirano s kondenzacijo, to je, da je vlažnost zraka visoka. Če pa je nasprotno razlika v odčitkih termometra velika, potem izhlapevanje iz mokre tkanine prevlada nad kondenzacijo, zrak pa je suh in vlažnost nizka.

Obrnemo se na tabele, ki nam omogočajo določitev značilnosti vlažnosti zraka.

temperatura,	Tlak, mm. Hg Umetnost.	Parna gostota

Tabela 1. Gostota in tlak nasičene vodne pare

Naj še enkrat opozorimo, da kot že rečeno, vrednost gostote nasičene pare narašča z njeno temperaturo, enako velja za tlak nasičene pare.

Tabela 2. Psihometrična tabela

Spomnimo se, da je relativna vlažnost določena z vrednostjo odčitkov suhega termometra (prvi stolpec) in razliko med suhimi in mokrimi odčitki (prva vrstica).

V današnji lekciji smo se naučili o pomembni lastnosti zraka - njegovi vlažnosti. Kot smo že povedali, se vlažnost v hladni sezoni (pozimi) zmanjša, v topli (poleti) pa poveča. Pomembno je, da lahko te pojave reguliramo, na primer, če je treba povečati vlažnost, pozimi postaviti več rezervoarjev vode v zaprtih prostorih, da pospešimo procese izhlapevanja, vendar bo ta metoda učinkovita le pri ustrezni temperaturi, ki je višji kot zunaj.

V naslednji lekciji si bomo ogledali, kaj je delo plina in princip delovanja motorja z notranjim zgorevanjem.

Bibliografija

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
2. Periškin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Razsvetljenje.

1. Internetni portal “dic.academic.ru” ()
2. Internetni portal “baroma.ru” ()
3. Internetni portal “femto.com.ua” ()
4. Internetni portal “youtube.com” ()

Domača naloga

V stekleno bučko smo nalili malo vode in jo zaprli z zamaškom. Voda je postopoma izhlapela. Na koncu procesa je na stenah bučke ostalo le še nekaj kapljic vode. Slika prikazuje graf koncentracije v odvisnosti od časa n molekule vodne pare v bučki. Katera izjava se lahko šteje za pravilno?

o 1) v oddelku 1 je para nasičena, v oddelku 2 pa nenasičena

o 2) v oddelku 1 je para nenasičena, v oddelku 2 pa je nasičena

o 3) v obeh območjih je para nasičena

2. Naloga št. D3360E

Relativna vlažnost v zaprti posodi je 60 %. Kakšna bo relativna vlažnost, če se prostornina posode pri stalni temperaturi zmanjša za 1,5-krat?

5. Naloga št. 4aa3e9

Relativna vlažnost v prostoru pri temperaturi 20 ° C
enako 70 %. S pomočjo tabele tlaka nasičene vodne pare določite tlak vodne pare v prostoru.

o 1) 21,1 mm Hg. Umetnost.

o 2) 25 mm Hg. Umetnost.

o 3) 17,5 mmHg. Umetnost.

o 4) 12,25 mm Hg. Umetnost.

32. Naloga št. e430b9

Relativna vlažnost v prostoru pri temperaturi 20°C je 70 %. S pomočjo tabele gostote nasičene vodne pare določite maso vode v kubičnem metru prostora.

o 3)1,73⋅10 -2 kg

o 4)1,21⋅10 -2 kg

33. Naloga št. DFF058

Na sliki sta sliki: pikčasta črta - graf nasičenega parnega tlaka vode od temperature in neprekinjena črta - proces 1-2 zaradi spremembe tlaka pare vode.

S spreminjanjem tlaka vodne pare se spreminja absolutna vlažnost zraka

1) povečanje

2) zmanjša

3) ne od mene

4) se lahko poveča ali zmanjša

34. Naloga št. e430b9

Za določanje vlažnosti zraka uporabljajo razliko med suhim in vlažnim termometrom (glej ri-su-nok). Z uporabo podane ri-sun-ka in psi-chro-met-ri-che-tabele določite, kakšna temperatura (v mestih Celzija) se imenuje suhi termometer, če je relativna vlažnost zraka v prostoru -NII 60%.

35. Naloga št. DFF034

V co-su-de je pod batom nenasičena para. Lahko se preoblikuje v polnopravnega,

1) izo-bar-vendar-visoka-temperatura-pe-ra-tu-ru

2) dodajanje drugega plina v posodo

3) povečajte količino pare

4) zmanjšanje količine pare

36. Naloga št. 9C5165

Relativna vlažnost v prostoru je 40%. Kako delati brez koncentracije n mo-le-kul vode v zraku prostora in koncentracija mo-le-kula vode v nasičeni vodni pari pri isti temperaturi per-ra-tu-re?

1) n je 2,5-krat manjši

2) n je 2,5-krat večji

3) n je 40 % manj

4) n 40 % več

37. Naloga št. DFF058

Relativna vlažnost zraka v cilindru pod batom je 60 %. Zrak iso-ter-mi-che-ski je bil stisnjen, njegova prostornina se je zmanjšala za polovico. Visoka vlažnost zraka je postala

38. Naloga št. 1BE1AA

V zaprtem qi-lin-dri-che-sky so-su-de je vlažen zrak pri temperaturi 100 °C. Da bi imeli roso na stenah tega ko-su-da, je volumen ko-su-da 25 enkrat. Kakšna je približna začetna absolutna vlažnost zraka v co-su-de? Odgovor je podan v g/m 3, zaokrožen na cela števila.

39. Naloga št. 0B1D50

Voda in njena para se dolgo zadržujeta v cilindrični posodi pod batom. Bat se začne premikati iz posode. Hkrati temperatura vode in pare ostane nespremenjena. Kako se bo spremenila masa tekočine v posodi? Pojasnite svoj odgovor tako, da navedete, katere fizikalne zakone ste uporabili za razlago

40. Naloga št. C32A09

Voda in njena para se dolgo zadržujeta v cilindrični posodi pod batom. Bat začne potiskati v posodo. Hkrati temperatura vode in pare ostane nespremenjena. Kako se bo spremenila masa tekočine v posodi? Pojasnite svoj odgovor tako, da navedete, katere fizikalne zakone ste uporabili za razlago.

41. Naloga št. AB4432

V poskusu, ki prikazuje odvisnost vrelišča od zračnega tlaka (sl. A ), do vrenja vode pod zvonom zračne črpalke pride že pri sobni temperaturi, če je tlak dovolj nizek.

Uporaba grafa tlaka nasičena para na temperaturo (sl. b ), navedite, kakšen zračni tlak je treba ustvariti pod zvonom črpalke, da voda vre pri 40 °C. Pojasnite svoj odgovor tako, da navedete, katere pojave in vzorce ste uporabili za razlago.

(A)	(b)

42. Naloga št. E6295D

Relativna zračna vlaga pri t= 36 o C je 80 %. Nasičeni parni tlak pri tej temperaturi str n = 5945 Pa. Kolikšna masa pare je v 1 m 3 tega zraka?

43. Naloga št. 9C5165

Moški z očali je stopil v toplo sobo z ulice in ugotovil, da so se mu očala zarosila. Kakšna mora biti zunanja temperatura, da pride do tega pojava? Sobna temperatura je 22°C, relativna vlažnost pa 50%. Pojasnite, kako ste dobili odgovor. (Za odgovor na to vprašanje uporabite tabelo za parni tlak vode.)

44. Naloga št. E6295D

V zaprtem prostoru je para in določena količina vode. Kako se z izotermičnim zmanjšanjem prostornine spremenijo naslednje tri količine: dajanje -le-nie v co-su-de, masa vode, masa pare? Za vsako ve-li-chi-ny, definicija co-from-ve-st-st-yu-sha-sha-rak-ter from-me-not:

1) se bo povečalo;

2) zmanjšanje;

3) ne od mene.

Izbrane številke za vsako fizično velikost zapišite v tabelo. Številke v besedilu se lahko ponavljajo.

45. Naloga št. 8BE996

Absolutna vlažnost zraka v qi-lin-dri-che-su-de-su-de pod batom je enaka. Temperatura plina v co-su-de je 100 °C. Kako in kolikokrat mora iso-ter-mi-che-ski spremeniti prostornino co-su-da, da se le-ta oblikuje na njegovih stenah. Je bila rosa?

1) zmanjšajte šivanje za 2-krat 2) povečajte šivanje za 20-krat
3) zmanjšajte šivanje za 20-krat 4) povečajte šivanje za 2-krat

46. ​​​​Naloga št. 8BE999

V ex-pe-ri-men je ugotovljeno, da je hkrati zrak v prostoru na steni st-ka-na s S hladno vodo pride do kondenzacije vodne pare iz zraka, če znižajte temperaturo na. Na podlagi rezultatov teh ex-peri-men se določi vlažnost zraka. Za odločitev uporabite tabelo. Ali se relativna vlažnost spremeni, ko se temperatura zraka v prostoru poveča, če bo kondenzacija vodne pare iz zraka pri isti temperaturi? Tlak in gostota nasičene vodne pare pri različnih temperaturah na ploskvi mize:

	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

« Fizika - 10. razred"

Pri reševanju problemov je treba upoštevati, da tlak in gostota nasičene pare nista odvisna od njene prostornine, temveč le od temperature. Enačba stanja idealnega plina je približno uporabna za opis nasičene pare. Ko pa nasičeno paro stisnemo ali segrejemo, njena masa ne ostane konstantna.

Pri reševanju nekaterih problemov boste morda potrebovali vrednosti nasičenega parnega tlaka pri določenih temperaturah. Te podatke je treba vzeti iz tabele.

Naloga 1.

V zaprti posodi s prostornino V 1 = 0,5 m 3 je voda z maso m = 0,5 kg. Posodo smo segreli na temperaturo t = 147 °C. Za koliko je treba spremeniti prostornino posode, da bo v njej samo nasičena para? Tlak nasičene pare pH. n pri temperaturi t = 147 °C je enak 4,7 10 5 Pa.

rešitev.

Nasičena para pri pH tlaku. n zavzema prostornino, ki je enaka kjer je M = 0,018 kg/mol molska masa vode. Prostornina posode je V 1 > V, kar pomeni, da para ni nasičena. Da se para nasiči, je treba prostornino posode zmanjšati za

Naloga 2.

Relativna vlažnost zraka v zaprti posodi pri temperaturi t 1 = 5 °C je enaka φ 1 = 84 %, pri temperaturi t 2 = 22 °C pa φ 2 = 30 %. Kolikokrat je nasičeni parni tlak vode pri temperaturi t 2 večji kot pri temperaturi t 1?

rešitev.

Tlak vodne pare v posodi pri T 1 = 278 K je kjer je p n. n1 - nasičen parni tlak pri temperaturi T1. Pri temperaturi T 2 = 295 K tlak

Ker je prostornina konstantna, potem po Charlesovem zakonu

Od tod

Naloga 3.

V prostoru s prostornino 40 m 3 je temperatura zraka 20 ° C, njegova relativna vlažnost φ 1 = 20%. Koliko vode je treba izhlapeti, da doseže relativna vlažnost φ 2 50 %? Znano je, da je pri 20 °C nasičeni parni tlak рнп = 2330 Pa.

rešitev.

Relativna vlažnost od tod

Parni tlak pri relativni vlažnosti φ 1 in φ 2

Gostota je povezana s tlakom z enakostjo ρ = Mp/RT, od koder

Mase vode v prostoru pri vlažnosti φ 1 in φ 2

Masa vode za izhlapevanje:

Naloga 4.

V prostoru z zaprtimi okni pri temperaturi 15 °C je relativna vlažnost φ = 10 %. Kakšna bo relativna vlažnost, če se temperatura v prostoru poveča za 10 °C? Nasičen parni tlak pri 15 °C pH. p1 = 12,8 mm Hg. Art., in pri 25 °C pH p2 = 23,8 mm Hg. Umetnost.

Ker je para nenasičena, se delni tlak pare spreminja v skladu s Charlesovim zakonom p 1 /T 1 = p 2 /T 2. Iz te enačbe lahko določite tlak nenasičene pare p 2 pri T 2: p 2 = p 1 T 2 / T 1. Relativna vlažnost pri T 1 je enaka.

Za to nalogo lahko dobite 1 točko na Enotnem državnem izpitu leta 2020

Naloga 10 enotnega državnega izpita iz fizike je posvečena toplotnemu ravnovesju in vsemu, kar je z njim povezano. Karte so sestavljene tako, da jih približno polovica vsebuje vprašanja o vlagi (tipičen primer takšnega problema je »Kolikokrat se je povečala koncentracija molekul pare, če je bil volumen pare izotermno prepolovljen«), ostali nanašajo na toplotno kapaciteto snovi. Vprašanja o toplotni zmogljivosti skoraj vedno vsebujejo graf, ki ga je treba najprej preučiti, da pravilno odgovorite na vprašanje.

Naloga 10 enotnega državnega izpita iz fizike študentom običajno povzroča težave, razen več možnosti, ki so namenjene določanju relativne vlažnosti zraka s pomočjo psihrometričnih tabel. Najpogosteje šolarji začnejo reševati naloge s tem vprašanjem, ki običajno traja eno ali dve minuti za reševanje. Če študent prejme vstopnico s točno to vrsto naloge št. 10 enotnega državnega izpita iz fizike, bo celoten test bistveno lažji, saj je čas za njegovo opravljanje omejen na določeno število minut.