Головна ⇒ 📌Плани-конспекти уроків по фізиці ⇒ Вологість повітря

Вологість повітря

2-й семестр

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА Й ТЕРМОДИНАМІКА

1. Властивості газів, рідин, твердих тіл

Урок 11/82

Тема. Вологість повітря

Мета уроку: дати поняття про вологість повітря й способи її вимірювання

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

План уроку

Контроль знань	5 хв.	1. Випаровування й конденсація. 2. Кипіння. 3. Насичена й ненасичена пара.
Демонстрації	5 хв.	1. Пристрій і застосування психрометра й гігрометра.
Вивчення нового матеріалу	25 хв.	1. Вологість. 2. Точка роси. 3. Способи визначення вологості повітря.
Закріплення вивченого матеріалу	10 хв.	1. Тренуємося розв’язувати задачі. 2. Контрольні питання.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Вологість

У повітрі завжди міститься якась кількість водяної пари. На відміну від водяної пари, повітря є необхідною умовою існування життя на Землі. Як же оцінити ступінь вологості повітря? Така оцінка особливо важлива, наприклад, для складання прогнозу погоди.

Щоб здійснити аналіз ступеня вологості

повітря, важливо знати, наскільки водяна пара, що знаходиться в ньому, відрізняється, від стану насичення. Наприклад, тиск водяної пари (кімнатної температури) складає близько 2 % від звичайного атмосферного тиску.

Тиск ненасиченої пари менший за тиск насиченої. Тому ступінь “насиченості” водяної пари можна тлумачити як відношення тиску водяної пари до тиску насиченої пари за тієї ж температури. Ця величина, виражена у відсотках, називається відносною вологістю і позначається ф. Отже,

O відносною вологістю повітря? називають відношення тиску водяної пари за даної температури р до тиску насиченої пари pн з тією ж температурою.

Зазвичай комфортні умови для людини відповідають вологості близько 50 – 60 %.

2. Точка роси

Якщо кількість водяної пари в повітрі не змінюється, то зі зниженням температури відносна вологість зростає, у цей момент, водяна пара ближча до насичення. Зниженням температури відносну вологість можна довести до 100 %, не змінюючи кількості пари, яка міститься в ній. При подальшому зниженні температури вологість вже не збільшується, а частина водяної пари конденсується. З’являється туман, випадає роса. Температуру, за якої водяна пара стає насиченою, називають точкою роси. Тепер учням стане зрозуміло, чому тумани частіше бувають уранці, і чому роса випадає вранці, коли повітря вночі охолоняє.

Температуру, за якої водяна пара стає насиченою, називають точкою роси.

3. Способи визначення вологості повітря

Вологість вимірюють за допомогою спеціальних приладів, один з яких називається психрометром. Психрометр складається з двох термометрів: сухого і вологого. Через випаровування води вологий термометр звичайно показує нижчу температуру, ніж сухий: чим нижча відносна вологість, тим більша різниця показників. З їх урахуванням, за допомогою заздалегідь складеної таблиці, визначають відносну вологість повітря.

Сучасні психрометри можна розділити натри категорії: станційні, аспіраційні та дистанційні. У станційних психрометрах термометри закріплені на спеціальному штативі в метеорологічній будці. Основний недолік станційних психрометрів – залежність показань зволоженого термометра від швидкості повітряного потоку в будці.

У аспіраційному психрометрі термометри розташовані в спеціальній оправі, яка захищає їх від пошкоджень і теплового впливу прямих сонячних променів, де обдуваються за допомогою аспіратора (вентилятора) потоком досліджуваного повітря з постійною швидкістю близько 2 м/с. Якщо температура повітря позитивна, аспіраційний психрометр – найбільш надійний прилад для вимірювання температури та вологості повітря. У дистанційних психрометрах використовуються термометри опору, терморезистори, термопари.

O Гігрометр – вимірювальний прилад для визначення вологості повітря. Існує кілька типів гігрометрів, дія яких заснована на різних принципах: ваговий, волосяний, плівковий і т. д.

Дія волосяного гігрометра заснована на властивості знежиреного волосся – змінювати свою довжину при зміні вологості повітря, що дозволяє вимірювати відносну вологість від 30 до 100 %. Волосина натягнута на металеву рамку. Зміна довжини волосся передається стрілці, що переміщується уздовж пікали.

Плівковий гігрометр має чутливий елемент з органічної плівки, яка розтягується при підвищенні вологості й стискається під час зниження. Зміна положення центру плівкової мембрани передається стрілці. Волосяний і плівковий гігрометр у зимовий час є основним приладом для вимірювання вологості повітря. Показники волосяного й плівкового гігрометрів періодично порівнюються з показниками більш точного приладу – психрометра.

Питання до учнів під час викладення нового матеріалу

1. Як розуміти вирази: “сухе повітря”, “вологе повітря”?

2. Як змінюється відносна вологість повітря під час його нагрівання?

3. Чому роса випадає вранці?

4. Як пояснити випадання туману?

5. Чому дорівнює вологість повітря, якщо показники сухого і вологого термометрів психрометра збігаються?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Тренуємося розв’язувати задачі

1. Яка відносна вологість повітря за t = 20 °С, якщо точка роси t = 15 °С?

Розв’язок

Тиск водяної пари однаковий з тиском насиченої пари за 15 °С (Можна вважати, що при охолодженні тиск пари практично не змінюється). Тоді відносна вологість повітря Де рн – тиск насиченої пари за 20 °С.

2. За якої температури випаде роса, якщо термометри психрометра показували 20 °С і 17 °С?

Розв’язок

Відповідно до показників психрометра, температура повітря 20 °С, а відносна вологість 74 %. Густина водяної пари за 20 °С дорівнює 17,3 г/м3; отже, густина водяної пари в повітрі:

Роса випаде за температури, за якої водяна пара з такою густиною є насиченою, тобто за температури 15 °С.

3. Яка відносна вологість повітря за температури 20 °С, якщо тиск водяної пари 840 Па? Тиск водяної пари за цієї температури 2,33 кПа.

2). Контрольні запитання

1. Де легше стерпіти спеку за 30 °С людині: у Петербурзі чи в Середній Азії?

2. Чи впливає вітер на показники мокрого термометра? Сухого? Термометри перебувають у тіні.

3. Яке явище спостерігається за температури, яка дорівнює, або є нижчою за точку роси?

Що ми дізналися на уроці

– Відносною вологістю повітря? називають відношення тиску водяної пари при даній температурі р до тиску насиченої пари рн з тією ж температурою:

– Температуру, за якої водяна пара стає насиченою, називають точкою роси.

– Вологість вимірюють за допомогою спеціальних приладів: психрометра та гігрометра.

Домашнє завдання

1. Конспект.

2. Розв’язування задач:

Р1): 1. Тиск водяної пари за температури 19 °С дорівнює 2,2 кПа. Яка відносна вологість повітря, якщо тиск водяної пари в повітрі за цієї температури 1,1 кПа?

2. Тиск водяної пари за температури 25 °С дорівнює 3,2 кПа. Яка відносна вологість повітря, якщо тиск водяної пари в повітрі за цієї температури дорівнює 2,4 кПа?

3. Тиск водяної пари в повітрі за температури 20 °С дорівнює 1,4 кПа. Яка відносна вологість повітря, якщо тиск насиченої водяної пари за цієї температури 2,3 кПа?

Р2): 1. Повітря в закритій посудині містить ненасичену водяну пару. Як буде змінюватися відносна вологість повітря під час нагрівання посудини?

2. Чому в опалювальних приміщеннях взимку відносна вологість повітря менша за вологість поза межами приміщення (вулиця)?

3. За температури 81 °С тиск насиченої водяної пари дорівнює 50 кПа. У скільки разів збільшиться цей тиск під час підвищення температури до 100 °С?

Р3): 1. Яка густина водяної пари за температури 100 °С?

2. Відносна вологість повітря за 20 °С дорівнює 80 %. Скільки грамів водяної пари випаде в росу з кожного кубічного метра цього повітря, якщо його температура знизиться до 8 °С? Тиск водяної пари за 20 °С дорівнює 2,3 кПа, а за 8 °С – 1,1 кПа.

3. Як відрізняється густина сухого повітря (? = 0) з тиском 101 кПа і температурою 20 °С від густини вологого повітря (? = 100 %) за тих же умов? За температури 20 °С тиск насиченої водяної пари в повітрі pн = 2,3 кПа.