Вологість повітря. Методи вимірювання вологості повітря
ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛ*
Урок № 12
Тема. Вологість повітря. Методи вимірювання вологості повітря
Мета: вдосконалити знання учнів про насичену й ненасичену пару; дати поняття про вологість повітря й способи її вимірювання, пояснити роботу психрометра; розвивати логічне мислення учнів та цікавість до вивчення даного матеріалу, уміння творчо використовувати здобуту інформацію.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Обладнання: психрометр, гігрометр, таблиці, підручник.
ХІД УРОКУ
I. Актуалізація опорних
1. Вікторина за запитаннями
– Що має більшу внутрішню енергію: вода за 100 °С або така ж маса водяної пари за тієї ж температури?
– Чи залежить тиск насиченої пари від об’єму?
– У герметично закритій посудині міститься вода і водяна пара. Як зміниться концентрація молекул водяної пари під час нагрівання посудини?
2. Робота з картками
Картка № 1. Визначте середню кінетичну енергію поступального руху молекул газів повітря, якщо тиск складає 105 Па. Концентрація молекул повітря 2,7-1025 м3. Яка пара називається насиченою?
Картка № 2. Яка температура 1,6-10-2 кг кисню, який перебуває під
Картка № 3. Визначте температуру газу, якщо тиск складає 100 кПа і концентрація молекул 1025 м-3. Які властивості насиченої пари?
II. Вивчення нового матеріалу
Слово вчителя. У повітрі завжди є певна кількість водяної пари, яка в більшій частині атмосфери ненасичена. Її вміст, тобто вологість, характеризується:
1) абсолютною вологістю (густиною), тобто кількістю грамів водяної пари в 1 м3 повітря – ?;
2) парціальним тиском, тобто тиском, який чинила б водяна пара, коли б не було інших газів:
Пару часто характеризують не концентрацією, а її парціальним тиском, який називають пружністю пари.
Парціальний тиск водяної пари виражають в одиницях тиску – Па або мм рт. ст.
Але за абсолютною вологістю (чи парціальним тиском) ще не можна встановити, наскільки повітря сухе чи вологе, бо дана кількість водяної пари може виявитись або близькою до насичення (за низьких температур), або ні (за високих температур).
Ступінь вологості, тобто характеристику наближення стану пари в повітрі до стадії насичення (у разі насичення припиняється випаровування води), показує відносна вологість.
Відносною вологістю повітря ф називають величину, яка вимірюється відношенням абсолютної вологості до кількості пари, необхідної для насичення 1 м3 повітря за тієї самої температури.
Відносну вологість виражають у %:
Оскільки р ~ р, то відносною вологістю повітря ф називають виражене в % відношення парціального тиску водяної пари, яка міститься в повітрі за даної температури, до тиску насиченої пари за тієї самої температури:
Якщо температура повітря знижується і при сталому вмісті водяної пари відносна вологість зростає, бо чим нижча температура повітря, тим більше водяна пара наближається до стану насичення. Нарешті, за якоїсь певної температури відносна вологість дорівнює 100 %; далі зниження температури веде до конденсації водяної пари. Виникає туман, “запотівають” вікна, на траві осідають краплинки роси.
Температуру, за якої пара стає насиченою, або, що те саме, за якої відносна вологість повітря дорівнює 100 %, називають точкою роси.
Точку роси легко визначити, повільно охолоджуючи металевий стакан, наприклад кидаючи в нього грудочку льоду і записуючи температуру, за якої стакан запотіває.
Знаючи точку роси, можна визначити тиск водяної пари і вологість повітря – абсолютну і відносну. Виміряти абсолютну вологість, пропустивши пару через певну речовину, що її поглинає, складно, тому відносну вологість вимірюють гігрометрами та психрометрами.
Волосяний гігрометр
Основна частина приладу – знежирена людська волосина, що має здатність видовжуватись при збільшенні відносної вологості повітря. Волосина В накручена на ролик Р і утримується в натягнутому стані тягарцем М. Якщо вологість змінюється, довжина волосини теж змінюється, ролик Р повертається і рухає стрілку С. Поділки шкали показують відносну вологість. Якщо одночасно вимірюють і температуру повітря, то можна визначити абсолютну вологість повітря і тиск водяної пари.
Психрометр
Психрометр складається з двох однакових термометрів. Резервуар одного з термометрів А обгорнутий клаптиком чистого батисту, нижній край якого опущений у невелику скляночку з дистильованою водою. Вода змочує батист і випаровується на кульці термометра, якщо водяна пара у повітрі не є насичувальною. Унаслідок втрати тепла на випаровування кулька термометра охолоджується і змочений термометр показує меншу температуру, ніж сухий термометр. Різниця між показаннями термометрів тим більша, чим більше відрізняється тиск водяної пари, що міститься в повітрі, від тиску насиченої пари. За показаннями сухого і змоченого термометрів і за допомогою особливих психрометричних таблиць знаходять тиск водяної пари і відносну вологість повітря.
Значення вологості в нашому житті
А) Від вологості залежить інтенсивність випаровування вологи з поверхні шкіри людини, яке має велике значення для підтримання сталої температури тіла. Відносна вологість впливає на самопочуття людини, її фізіологічний стан. За надмірної вологості і високої температури людина перегрівається, а за низької температури – переохолоджується. Найсприятливіша для людини відносна вологість за кімнатної температури складає 60-70 %.
Б) За зміною вологості в метеорології передбачають зміну погоди: якщо ф зменшується, можна сподіватись на антициклон, певний час стійкої погоди без опадів, часто без хмар. Якщо?
100 %, різко зростатиме ймовірність опадів, що може свідчити про наближення циклону.
В) Пара води – “пальне” атмосферних процесів. Під час випаровування енергія поглинається, під час конденсації – виділяється.
Г) Підтримання сталого рівня вологості необхідне на багатьох підприємствах (особливо ткацьких, тютюнових, кондитерських, оборонних), у сховищах, архівах, лікарнях, бібліотеках.
III. Узагальнення матеріалу
Якісні задачі
1. Чому після дуже хмарної ночі не утворюються іній і роса? (Якщо дуже хмарна погода, частина теплового випромінювання Землі відбивається від хмар до грунту, що запобігає сильному (до точки роси ) зниженню температури земної поверхні й повітря.)
2. Чи впливає вітер на показання термометра? (Вітер – це переміщення повітря над поверхнею Землі. Якщо температура рухомого повітря така сама, як і в навколишнього середовища, а термометр сухий, то вітер не впливає на показання термометра. В інших випадках вітер буде впливати на показання термометра.)
Розв’язування задач (біля дошки)
1. Якою є відносна вологість повітря при 20 °С, якщо точка роси становить 15 °С?
2. Яким є показання вологого термометра психрометра, якщо відносна вологість в кімнаті 60 %, а сухий термометр показує 22 °С?
IV. Підсумок уроку
Інтерактивна вправа “Метод ПРЕС”
Я вважаю, що…
…тому, що…
…наприклад…
Отже,…
V. Домашнє завдання
Розв’язати задачі.
1. Скільки води треба випарувати, щоб відносна вологість повітря в кімнаті за 20 °С підвищилась від 25 до 65 %? Об’єм кімнати 60 м3.
2. Якою є відносна вологість повітря, у 10 л якого за температури 30 °С міститься 0,2 г водяної пари?
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...