Абсолютная и относительная влажность. точка росы

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью.

Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).

Рис. 1. Насыщенный пар

Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).

Рис. 2. Ненасыщенный пар

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха – величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3).

Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот.

В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды.

При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции.

При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

1. плотность водяного пара в воздухе;
2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.

Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

• Обозначениеабсолютной влажности:  (как и обыкновенное обозначение плотности).
• Единицы измеренияабсолютной влажности:  (в СИ) или  (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).
• Формула вычисления абсолютной влажности:
• Обозначения:
•  масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;
•  объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к.

дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами.

Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

1. Обозначениеотносительной влажности: .
2. Единицы измеренияотносительной влажности: %.
3. Формула вычисления относительной влажности:

• Обозначения:
•  плотность водяного пара (абсолютная влажность),  (в СИ) или ;
•  плотность насыщенного водяного пара при данной температуре,  (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр (рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух.

В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара).

В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы.

Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара.

Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).

Волосной гигрометр (рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).

Рис. 6. Психрометр (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора.

С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы.

Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом.

Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Температура,	Давление, мм. рт. ст.	Плотность пара,
-10	1,95	2,14
-8	2,32	2,54
-6	2,76	2,09
-4	3,28	3,51
-2	3,88	4,13
0	4,58	4,84
2	5,3	5,6
4	6,1	6,4
6	7,0	7,3
8	8,0	8,3
10	9,2	9,4

Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Табл. 2. Психометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается.

Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
4. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)

Домашнее задание

1. Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/8-klass/bagregatnye-sostoyaniya-vewestvab/vlazhnost-vozduha-sposoby-opredeleniya-vlazhnosti-vozduha

Относительная влажность воздуха или RH. Как определить влажность воздуха и зачем?

Чем абсолютная влажность отличается от относительной влажности воздуха? Что значат цифры в прогнозах погоды? Когда воздух более сухой: зимой или летом? Для здоровья человека важно, чтобы воздух в помещении был не сухим и не слишком влажным. Для того, чтобы наладить в квартире идеальный микроклимат, нужно следить за показателями воздуха и учитывать не только температуру и содержание CO₂, но и уровень влажности. Расскажем обо всём, что важно знать на эту тему. Без воды.

Вода занимает большую часть поверхности земли. С поверхности Мирового океана происходит испарение влаги. Это происходит непрерывно, вне зависимости от времени года. Интенсивность процесса зависит от климатической зоны, среднесуточной температуры и наличия ветров.

Воздушные массы перемещаются с большой скоростью, и вот уже на нас выпадает дождь, который раньше был водой Атлантического или Тихого океана.

Воз­дух — составной газ, в нем со­дер­жит­ся мно­же­ство раз­лич­ных газов. Основной — азот, а вовсе не кислород, как многие привыкли думать.

Среди прочих газов есть и водяной пар. Чтобы оценить его ко­ли­че­ство в воз­ду­хе необ­хо­ди­мо опре­де­лить, какую массу имеют во­дя­ные пары в опре­де­лен­ном вы­де­лен­ном объ­е­ме — такую ве­ли­чи­ну ха­рак­те­ри­зу­ет плот­ность. Плот­ность во­дя­но­го пара в воз­ду­хе на­зы­ва­ют аб­со­лют­ной влаж­но­стью.

Абсолютная влажность — ко­ли­че­ство влаги, со­дер­жа­щей­ся в одном ку­би­че­ском метре воз­ду­ха.

Но человек не способен оценить абсолютную влажность воздуха без специальных приборов, для человека важна именно относительная влажность воздуха, содержание влаги от­но­си­тельно мак­си­маль­но воз­мож­но­го зна­че­ния.

От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха или RH (Relative Humidity) — ве­ли­чи­на, по­ка­зы­ва­ю­щая, на­сколь­ко далек пар от на­сы­ще­ния.

Насыщенный пар — это пар, находящийся в равновесии с жидкостью. Все что испаряется — чуть позже конденсируется, выпадает в качестве осадков и вновь испаряется. Объем жидкости не увеличивается в результате конденсации пара и не уменьшается в результате ее испарения.

Ненасыщенный пар — пар, не достигший динамического равновесия. При наличии над поверхностью жидкости ненасыщенного пара процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, и потому жидкости в сосуде с течением времени становится все меньше и меньше.

Влажность низкая, если пар далек от насыщения. И наоборот.

Точка росы – тем­пе­ра­ту­ра, при ко­то­рой пар ста­но­вит­ся на­сы­щен­ным.

Почему зимой и летом показатели влажности воздуха разные? Чем теп­лее воз­дух, тем боль­шее ко­ли­че­ство влаги он может со­дер­жать, и на­о­бо­рот: чем воз­дух хо­лод­нее, тем меньше мак­си­маль­ное со­дер­жа­ние в нем пара.

Воздух зимой более сухой, чем летом.

По ГОСТу 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении» оптимальной относительной влажностью в холодное время года считается 30-45%, а в теплое – 30-60%. Зимой относительная влажность воздуха в помещении не должна превышать 60%, а летом – 65%.

Важно понимать, что эти нормы разработаны и закреплены для проектировщиков зданий, а не жильцов. Врачи рекомендуют поддерживать влажность воздуха на уровне 40-60% вне зависимости от времени года.

Почему это важно? Потому что слизистые оболочки человека не должны быть сухими, иначе организм теряет защиту от вирусов, сезонных инфекций, мелкой пыли. Важно, чтобы и кожа не была слишком сухой. Мы часто забываем о том, что кожа — это тоже наш орган, а не просто защитное покрытие остального организма.

Воздух в помещении слишком сухой, если:

• трескаются губы
• появляется першение в горле, легкий кашель
• кожа лица и рук становится сухой, появляется шелушение, заусенцы и трещины на руках
• у комнатных растений подсыхают кончики листьев
• сильно электризуются волосы и одежда из синтетики

На самом деле, воздух очень часто пересушен, особенно в холодное время года. Чтобы сделать его более влажным нужно использовать увлажнители. Существует много разных моделей, важно выбрать те, которые удобны и подходят вам. Главное — чтобы они эффективно увлажняли воздух.

Особенно важно, чтобы воздух был влажным в детской и спальне, в тех комнатах, где вы проводите больше всего времени.

Оптимальная относительная влажность воздуха в детской комнате — 50-65%.

Самым сухим воздух должен быть в рабочей зоне — 30-40%. Важно, чтобы относительная влажность была не ниже этих показателей.

В спальне — 40-50% влажность хорошо повлияет на здоровье: снизится утомляемость, улучшится иммунитет, да и в целом будете выглядеть свежее.

При этом важно, чтобы в помещении не было избыточной влажности. Важен баланс. В случае, если он нарушается — опять вероятны проблемы со здоровьем. Кроме того, на стенах может появится грибок и плесень, окна могут начать запотевать. В таком случае нужно узнать причину и устранить ее, а не пытаться осушить воздух с помощью специальных устройств. В чем может быть дело и как решить проблему с излишней влажностью в квартире вы можете прочитать в нашей статье о запотевании окон.

Чтобы не было проблем со слишком сухим или слишком влажным воздухом необходимо приобрести гигрометр. Важно, чтобы устройство не было встроено в увлажнитель. В противном случае, показатели всегда будут искажены.

В домашних условиях, без специального прибора, можно определить влажность воздуха по косвенным признакам: если у вас сухая кожа рук или трескаются губы, если быстро сохнут домашние растения, если появляются трещины на деревянной мебели — воздух тоже сухой.

Есть метод определения влажности воздуха при помощи стакана воды.

Наберите стакан холодной воды и поставьте его в холодильник на 2-3 часа, пока температура воды в емкости не остынет до 3 — 5 ºС. Поставьте стакан в комнате, где вы хотите измерить относительную влажность.

Если поверхность стакана сначала покрылась конденсатом и запотела, а потом в течение 5-10 минут полностью высохла – воздух в помещение очень сухой.

Если в течении 5-10 минут, после того как вы разместили стакан в помещении на его стенках образовались крупные капли конденсата и они начали стекать по стенкам стакана, то воздух в помещении очень влажный.

Если по истечению 5-10 минут поверхность стакана не высохла, но и не потекла, то воздух в помещении средней влажности.

Мы измерили влажность воздуха с помощью системы MagicAir. Влажность — 40%, судя по стакану — уровень влажности средний. Совпало.

Слева направо: уровень CO₂, температура, влажность.

Существуют другие способы, но для этого потребуются длительные манипуляции с термометром и рассчеты. Лучше и проще купить гигрометр.

Если вы всерьез хотите наладить микроклимат в квартире, обратите внимание и на другие показатели:

1. Воздухообмен или сколько свежего воздуха поступает в квартиру каждый час. Как мы уже писали в нашей статье о стандартах воздухообмена, по нормам СНиП приток свежего воздуха должен быть равен 30м³ в час, на одного человека. Важно понимать, что даже в современных квартирах при закрытых окнах такого воздухообмена нет, микро-проветривание и приточные клапаны его не обеспечивают.
2. Из первого показателя вытекает другой: воздух должен иметь низкое содержание углекислого газа. Узнать уровень CO₂ без специальных приборов — нельзя. Чтобы в квартире был свежий воздух, проветривать надо не менее 15-20 минут каждый час. Это не всегда удобно, если нет специальных устройств.
3. В помещении должна быть комфортная температура. Вопреки распространенному мнению, даже в детской не должно быть более 19-20 °С. В другой нашей статье вы можете узнать больше о микроклимате в детской комнате.

Для того, чтобы воздух всегда был свежим необходимы устройства, обеспечивающие постоянный приток свежего воздуха в квартиру. Бризеры обеспечивают не только необходимый воздухообмен, но и подогревают воздух до комфортной температуры, это намного удобнее открытых окон, особенно в холодное время года.

Все параметры воздуха поможет отследить «умная» система контроля микроклимата MagicAir. Система автоматически регулирует работу климатической техники в зависимости от ваших пожеланий, все параметры воздуха будут указаны в приложении на смартфоне, вы всегда будете знать, каким воздухом вы дышите и сможете отслеживать и корректировать влажность воздуха.

Автор статьи: Мария Иноземцева

Хотите наладить микроклимат дома?

Получите консультацию прямо сейчас! Мы перезвоним и расскажем всё o бризерах, сориентируем по цене и организуем бесплатный выезд нашего технолога

Источник: https://xn--90aifdm6al.xn--p1ai/blog/otnositelnaya-vlagnost-vozduha-rh

Влажность. Точка росы

Вспомним основное, что мы знаем о влажности воздуха.

Так как на нашей планете очень много открытых водных поверхностей – моря, океаны, реки и озера, то безусловно, вода испаряется с этих огромных площадей и пар присутствует в воздухе абсолютно везде, даже в жаркой пустыне.

Сколько этой самой воды в виде пара присутствует в одном кубическом метре воздуха – показывает абсолютная влажность, выражается она в г/м куб. Вы наверное заметили, что единицы измерения абсолютной влажности – такие же, как и у плотностей веществ.

Действительно, абсолютная влажность – это и есть плотность водяного пара.

Абсолютная влажность   – это количество граммов водяного пара, содержащееся в кубическом метре воздуха при данных условиях

Если количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно количеству молекул, возвращающихся обратно – то пар называется насыщенным, то есть в пространстве над жидкостью не может уже находиться большее количество молекул.

Понятно, что если температура высокая – то плотность такого насыщенного пара одна, а если низкая – то другая. Существует таблица, в которой указано, как изменяется давление и плотность насыщенного водяного пара  в зависимости от температуры.

Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности  к плотности насыщенного водяного пара  при той же температуре.

Относительную влажность выражают в процентах: . Плотность водяного пара по-другому – это количество молекул в данном объеме, то есть она непосредственно связана с концентрацией молекул. А от концентрации зависит давление пара . Поскольку мы рассматриваем все при одной и той же температуре, и нас не интересуют молекулы других газов, которые тоже присутствуют в воздухе, а только молекулы воды, можем записать относительную влажность как процентное отношение парциального давления пара  пара в воздухе к давлению насыщенного пара :

Парциальным называют давление водяного пара, которое он производил бы в отсутствие других газов в воздухе.

Точкой росы называется такая температура, при которой насыщенный пар начинает конденсироваться (выпадает роса).

Точка росы зависит от относительной влажности воздуха: если воздух сухой, и пара в нем мало, то температура должна сильно понизиться, чтобы пар стал насыщенным, и затем начал конденсироваться.

А если влажность высокая – то воздуху достаточно немного охладиться, чтобы пар достиг состояния насыщения и выпала бы роса.

Если относительная влажность равна 100% – то мы находимся в точке росы, то есть текущая температура – это и есть точка росы.

Теперь подумаем, что будет, если изменять объем сосуда, в котором находится насыщенный пар – а именно, уменьшать.

Будет ли расти плотность пара или нет? Как мы уже заметили, плотность водяного пара можно записать как число молекул в объеме сосуда. А если пар насыщенный, то в данном объеме не может содержаться большее число молекул.

Поэтому, если объем сосуда уменьшить, “лишние” молекулы конденсируются, и плотность пара останется той же, что и была.

Ну а теперь применим эти знания, и попробуем решать задачи.

1. Давление водяного пара при температуре  было равно 1 кПа. Был ли этот пар насыщенным?

По таблице, которую можно найти на странице Справочник, определяем, что давление насыщенного пара при температуре  должно быть равно 1, 6 кПа. Давление нашего пара меньше, значит, он не насыщенный.

2. В закрытом сосуде емкостью 5 л находится ненасыщенный водяной пар массой 50 мг. При какой температуре пар будет насыщенным?

Найдем плотность водяного пара:  . Нам нужно найти плотность в , значит, перевести милиграммы в граммы, а литры – в . Тогда плотность . В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры – .

3. Во сколько раз концентрация молекул насыщенного водяного пара при  больше, чем при ?

Не забудем также перевести температуру в  в температуру по абсолютной шкале:  , . Теперь считаем: .

Между прочим, плотность, как уже было сказано ранее, это количество молекул в единице объема, поэтому задачу можно было решить проще: найти отношение плотностей насыщенного пара при этих температурах: .

4. Парциальное давление водяного пара в воздухе при  было 1,1 кПа. Найти относительную влажность.

Для того, чтобы воспользоваться формулой , нам нужно знать давление насыщенного пара, а его можно определить по таблице, оно равно 2,2 кПа. Определяем влажность: 

Ответ: 50 %

5. Относительная влажность воздуха вечером при  равна 50%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до ?

Нужно узнать, является ли температура  точкой росы, то есть будет ли пар насыщенным при такой температуре. Определить, будет ли пар насыщенным, можно по его плотности, а плотность найдем по формуле относительной влажности: , откуда .

По уже знакомой нам таблице определяем, что при  плотность насыщенного пара равна 8,3 , что больше, чем найденная нами. Поэтому пар не будет насыщенным и роса не выпадет.

А вот если бы температура опустилась бы до  и ниже, то роса выпала бы, так как при такой влажности   – точка росы.

6. В цилиндре под поршнем находится водяной пар массой 0,4 г при температуре 290 К. Этот пар занимает объем 40 л. Как можно сделать пар насыщенным?

Найдем плотность пара в сосуде:

. Теперь перейдем от абсолютной температуры к температуре в : .  В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры насыщенного пара – . То есть первый путь сделать наш пар насыщенным – это понизить его температуру на 6 градусов.

Однако есть еще один путь: можно уменьшить объем. Действительно, плотность насыщенного пара при температуре  составляет 14,4 . Зная массу пара, найдем по плотности объем:  – то есть, если объем сосуда станет равным 27,7 л, то пар в нем будет насыщенным.

Таким образом, второе решение – уменьшить объем сосуда на 12,3 л.

7. Сухой термометр психрометра показывает , а влажный . Относительная влажность, измеренная по волосному гигрометру, равна 30%. Правильны ли показания гигрометра?

Теперь по этой разности находим в таблице нужный столбец, и двигаемся по нему вниз до строки  – показаний сухого термометра. В ячейке на пересечении столбца и строки находим значение относительной влажности – 30%.

Значит, волосяной гигрометр показывает верную влажность.

8. Дав­ле­ние пара в по­ме­ще­нии при тем­пе­ра­ту­ре  равно 756 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при этой же тем­пе­ра­ту­ре равно 880 Па. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна (ответ округ­лить до целых)

1) 1%
2) 60%
3) 86%

4) 100%

Воспользуемся формулой : 

9. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна 42%, пар­ци­аль­ное дав­ле­ние пара при тем­пе­ра­ту­ре   рано 980 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при за­дан­ной тем­пе­ра­ту­ре равно (ответ округ­лить до целых)

1) 980 Па
2) 2333 Па
3) 1022 Па

4) 412 Па

Источник: https://easy-physic.ru/vlazhnost-tochka-rosy/

Самая удобная и увлекательная подготовка к ЕГЭ

При испарении одновременно с переходом молекул из жидкости в пар происходит и обратный процесс. Беспорядочно двигаясь над поверхностью жидкости, часть молекул, покинувших ее, снова возвращается в жидкость.

Если испарение происходит в закрытом сосуде, то сначала число молекул, вылетевших из жидкости, будет больше числа молекул, возвратившихся обратно в жидкость. Поэтому плотность пара в сосуде будет постепенно увеличиваться. С увеличением плотности пара увеличивается и число молекул, возвращающихся в жидкость.

Довольно скоро число молекул, вылетающих из жидкости, станет равным числу молекул пара, возвращающихся обратно в жидкость. С этого момента число молекул пара над жидкостью будет постоянным. Для воды при комнатной температуре это число приблизительно равно $10^{22}$ молекул за $1с$ на $1см^2$ площади поверхности.

Наступает так называемое динамическое равновесие между паром и жидкостью.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром.

Это означает, что в данном объеме при данной температуре не может находиться большее количество пара.

При динамическом равновесии масса жидкости в закрытом сосуде не изменяется, хотя жидкость продолжает испаряться. Точно так же не изменяется и масса насыщенного пара над этой жидкостью, хотя пар продолжает конденсироваться.

Давление насыщенного пара.

При сжатии насыщенного пара, температура которого поддерживается постоянной, равновесие сначала начнет нарушаться: плотность пара возрастет, и вследствие этого из газа в жидкость будет переходить больше молекул, чем из жидкости в газ; продолжаться это будет до тех пор, пока концентрация пара в новом объеме не станет прежней, соответствующей концентрации насыщенного пара при данной температуре (и равновесие восстановится). Объясняется это тем, что число молекул, покидающих жидкость за единицу времени, зависит только от температуры.

Итак, концентрация молекул насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от его объема.

Поскольку давление газа пропорционально концентрации его молекул, то и давление насыщенного пара не зависит от занимаемого им объема. Давление $р_0$, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром, называют давлением насыщенного пара.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Для идеального газа справедлива линейная зависимость давления от температуры при постоянном объеме. Применительно к насыщенному пару с давлением $р_0$ эта зависимость выражается равенством:

$p_0=nkT$

Так как давление насыщенного пара не зависит от объема, то, следовательно, оно зависит только от температуры.

Экспериментально определенная зависимость $Р_0(Т)$ отличается от зависимости $p_0=nkT$ для идеального газа.

С увеличением температуры давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление идеального газа (участок кривой $АВ$). Это становится особенно очевидным, если провести изохору через точку $А$ (пунктирная прямая).

Происходит это потому, что при нагревании жидкости часть ее превращается в пар, и плотность пара растет.

Поэтому, согласно формуле $p_0=nkT$, давление насыщенного пара растет не только в результате повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации молекул (плотности) пара.

Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара заключается в изменении массы пара при изменении температуры при неизменном объеме (в закрытом сосуде) или при изменении объема при постоянной температуре.

С идеальным газом ничего подобного происходить не может (МКТ идеального газа не предусматривает фазового перехода газа в жидкость).

После испарения всей жидкости поведение пара будет соответствовать поведению идеального газа (участок $ВС$ кривой).

Ненасыщенный пар

Если в пространстве, содержащем пары какой-либо жидкости, может происходить дальнейшее испарение этой жидкости, то пар, находящийся в этом пространстве, является ненасыщенным.

Пар, не находящийся в состоянии равновесия со своей жидкостью, называется ненасыщенным.

Ненасыщенный пар можно простым сжатием превратить в жидкость. Как только это превращение началось, пар, находящийся в равновесии с жидкостью, становится насыщенным.

Влажность воздуха

Влажность воздуха — это содержание в воздухе водяного пара.

Окружающий нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы и растений всегда содержит в себе водяные пары. Чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. С другой стороны, чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения.

В зависимости от количества водяных паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности.

Количественная оценка влажности

Для того чтобы количественно оценить влажность воздуха, пользуются, в частности, понятиями абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность — это количество граммов водяного пара, содержащееся в $1м^3$ воздуха при данных условиях, т. е. это плотность водяного пара $р$, выраженная в г/$м^3$.

• Относительная влажность воздуха $φ$ — это отношение абсолютной влажности воздуха $р$ к плотности $р_0$ насыщенного пара при той же температуре.
• Относительную влажность выражают в процентах:
• $φ=({p}/{p_0})·100%$
• Концентрация пара связана с давлением ($p_0=nkT$), поэтому относительную влажность можно определить как процентное отношение парциального давления $р$ пара в воздухе к давлению $р_0$ насыщенного пара при той же температуре:
• $φ=({p}/{p_0})·100%$
• Под парциальным давлением понимают давление водяного пара, которое он производил бы, если бы все другие газы в атмосферном воздухе отсутствовали.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы.

Точка росы

Точка росы — это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения при постоянном давлении и данной влажности воздуха. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара.

Точка росы может быть вычислена по значениям температуры и влажности воздуха или определена непосредственно конденсационным гигрометром. При относительной влажности воздуха $φ = 100%$ точка росы совпадает с температурой воздуха. При $φ < 100%$ точка росы всегда ниже температуры воздуха.

Так, при температуре воздуха $15°$С и относительной влажности $(%) 100, 80, 60, 40$ точка росы оказывается равной $15.0; 11.6; 7.3; 1.5°$С.

Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества

Количеством теплоты называют количественную меру изменения внутренней энергии тела при теплообмене.

Количество теплоты — это энергия, которую тело отдает при теплообмене (без совершения работы). Количество теплоты, как и энергия, измеряется в джоулях (Дж).

Удельная теплоемкость вещества

Теплоемкость — это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на $1$ градус.

Теплоемкость тела обозначается заглавной латинской буквой С.

От чего зависит теплоемкость тела? Прежде всего, от его массы. Ясно, что для нагрева, например, $1$ килограмма воды потребуется больше тепла, чем для нагрева $200$ граммов.

А от рода вещества? Проделаем опыт. Возьмем два одинаковых сосуда и, налив в один из них воду массой $400$ г, а в другой — растительное масло массой $400$ г, начнем их нагревать с помощью одинаковых горелок.

Наблюдая за показаниями термометров, мы увидим, что масло нагревается быстрее. Чтобы нагреть воду и масло до одной и той же температуры, воду следует нагревать дольше.

Но чем дольше мы нагреваем воду, тем большее количество теплоты она получает от горелки.

Таким образом, для нагревания одной и той же массы разных веществ до одинаковой температуры требуется разное количество теплоты. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела и, следовательно, его теплоемкость зависят от рода вещества, из которого состоит это тело.

1. Так, например, чтобы увеличить на $1°$С температуру воды массой $1$ кг, требуется количество теплоты, равное $4200$ Дж, а для нагревания на $1°$С такой же массы подсолнечного масла необходимо количество теплоты, равное $1700$ Дж.
2. Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для нагревания $1$ кг вещества на $1°$С, называется удельной теплоемкостью этого вещества.
3. У каждого вещества своя удельная теплоемкость, которая обозначается латинской буквой $с$ и измеряется в джоулях на килограмм-градус (Дж/(кг$·°$С)).

Удельная теплоемкость одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном) различна. Например, удельная теплоемкость воды равна $4200$ Дж/(кг$·°$С), а удельная теплоемкость льда $2100$ Дж/(кг$·°$С); алюминий в твердом состоянии имеет удельную теплоемкость, равную $920$ Дж/(кг$·°$С), а в жидком — $1080$ Дж/(кг$·°$С).

Заметим, что вода имеет очень большую удельную теплоемкость. Поэтому вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из воздуха большое количество тепла. Благодаря этому в тех местах, которые расположены вблизи больших водоемов, лето не бывает таким жарким, как в местах, удаленных от воды.

Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении

Из вышеизложенного ясно, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от рода вещества, из которого состоит тело (т. е. его удельной теплоемкости), и от массы тела. Ясно также, что количество теплоты зависит от того, на сколько градусов мы собираемся увеличить температуру тела.

• Итак, чтобы определить количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, нужно удельную теплоемкость тела умножить на его массу и на разность между его конечной и начальной температурами:
• $Q=cm(t_2-t_1)$
• где $Q$ — количество теплоты, $c$ — удельная теплоемкость, $m$ — масса тела, $t_1$ — начальная температура, $t_2$ — конечная температура.

При нагревании тела $t_2 > t_1$ и, следовательно, $Q > 0$. При охлаждении тела $t_2 < t_1$ и, следовательно, $Q < 0$.

В случае, если известна теплоемкость всего тела $С, Q$ определяется по формуле

$Q=C(t_2-t_1)$

Удельная теплота парообразования, плавления, сгорания

Теплота парообразования (теплота испарения) — количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу (при постоянном давлении и постоянной температуре) для полного превращения жидкого вещества в пар.

Теплота парообразования равна количеству теплоты, выделяющемуся при конденсации пара в жидкость.

Превращение жидкости в пар при постоянной температуре не ведет к увеличению кинетической энергии молекул, но сопровождается увеличением их потенциальной энергии, т. к. расстояние между молекулами существенно увеличивается.

Удельная теплота парообразования и конденсации. Опытами установлено, что для полного обращения в пар $1$ кг воды (при температуре кипения) необходимо затратить $2.3$ МДж энергии. Для обращения в пар других жидкостей требуется иное количество теплоты. Например, для спирта оно составляет $0.9$ МДж.

1. Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой $1$ кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.
2. Удельную теплоту парообразования обозначают буквой $r$ и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).
3. Количество теплоты, необходимое для парообразования (или выделяющееся при конденсации). Чтобы вычислить количество теплоты $Q$, необходимое для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования $r$ умножить на массу $m$:
4. $Q=rm$
5. При конденсации пара происходит выделение такого же количества теплоты:
6. $Q=-rm$

Удельная теплота плавления

Теплота плавления — это количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу при постоянном давлении и постоянной температуре, равной температуре плавления, чтобы полностью перевести его из твердого кристаллического состояния в жидкое.

Теплота плавления равна тому количеству теплоты, которое выделяется при кристаллизации вещества из жидкого состояния.

При плавлении вся подводимая к веществу теплота идет на увеличение потенциальной энергии его молекул. Кинетическая энергия не меняется, поскольку плавление идет при постоянной температуре.

Изучая на опыте плавление различных веществ одной и той же массы, можно заметить, что для превращения их в жидкость требуется разное количество теплоты. Например, для того чтобы расплавить один килограмм льда, нужно затратить $332$ Дж энергии, а для того чтобы расплавить $1$ кг свинца — $25$ кДж.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой $1$ кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

Удельная теплота кристаллизации равна удельной теплоте плавления, поскольку при кристаллизации выделяется такое же количество теплоты, какое поглощается при плавлении. Так, например, при замерзании воды массой $1$ кг выделяются те же $332$ Дж энергии, которые нужны для превращения такой же массы льда в воду.

• Чтобы найти количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела произвольной массы, или теплоту плавления, надо удельную теплоту плавления этого тела умножить на его массу:
• $Q=λm$
• Количество теплоты, выделяемое телом, считается отрицательным. Поэтому при расчете количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации вещества массой $m$, следует пользоваться той же формулой, но со знаком «минус»:
• $-Q=λm$

Удельная теплота сгорания

Теплота сгорания (или теплотворная способность, калорийность) — это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива.

Для нагревания тел часто используют энергию, выделяющуюся при сгорании топлива. Обычное топливо (уголь, нефть, бензин) содержит углерод.

При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащегося в воздухе, в результате чего образуются молекулы углекислого газа. Кинетическая энергия этих молекул оказывается большей, чем у исходных частиц.

Увеличение кинетической энергии молекул в процессе горения называют выделением энергии. Энергия, выделяющаяся при полном сгорании топлива, и есть теплота сгорания этого топлива.

Теплота сгорания топлива зависит от вида топлива и его массы. Чем больше масса топлива, тем больше количество теплоты, выделяющейся при его полном сгорании.

1. Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой $1$ кг, называется удельной теплотой сгорания топлива.
2. Удельную теплоту сгорания обозначают буквой $q$ и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).
3. Количество теплоты $Q$, выделяющееся при сгорании $m$ кг топлива, определяют по формуле:
4. $Q=qm$
5. Чтобы найти количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива произвольной массы, нужно удельную теплоту сгорания этого топлива умножить на его массу.

Уравнение теплового баланса

В замкнутой (изолированной от внешних тел) термодинамической системе изменение внутренней энергии какого-либо тела системы $∆U_i$ не может приводить к изменению внутренней энергии всей системы. Следовательно,

$∆U_1+∆U_2+∆U_3+…+∆U_n=∑↙{i}↖{n}∆U_i=0$

Если внутри системы не совершается работа никакими телами, то, согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии любого тела происходит только за счет обмена теплом с другими телами этой системы: $∆U_i=Q_i$. Учитывая ($∆U_1+∆U_2+∆U_3+…+∆U_n=∑↙{i}↖{n}∆U_i=0$), получим:

$Q_1+Q_2+Q_3+…+Q_n=∑↙{i}↖{n}Q_i=0$

Это уравнение называется уравнением теплового баланса. Здесь $Q_i$ — количество теплоты, полученное или отданное $i$-м телом.

Уравнение теплового баланса является математическим выражением закона сохранения энергии при теплообмене.

Источник: https://examer.ru/ege_po_fizike/teoriya/otnositelnaya_vlazhnost_vozduxa

Абсолютная и относительная влажность. Точка росы

В системе СИ единица измерения абсолютной влажности

Влажность воздуха является очень важным параметром окружающей среды. Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение.

В различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна. Она зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и др. факторов.

Таким образом, в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот.

Человеческий организм активно реагирует на изменения влажности воздуха. Например, процесс потоотделения тесно взаимосвязан с температурой и влажностью окружающей среды.

При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации, и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции; при низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды.

Абсолютная влажность воздуха дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, однако эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами.

Для описания реакции живых организмов на изменения содержания водяного пара в воздухе вводят понятие относительной влажности.

Относительная влажность воздуха

где плотность водяного пара в воздухе (абсолютная влажность); плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Точка росы

Зная температуру точки росы, можно получить представление об относительной влажности воздуха.

Если температура точки росы близка к температуре окружающего воздуха, значит влажность высокая (при совпадении температур образуется туман).

И напротив, если значения точки росы и температуры воздуха в момент измерения сильно расходятся, то можно говорить о низком содержании водяных паров в атмосфере.

Когда в теплое помещение с мороза заносят какую-либо вещь, воздух над ней охлаждается, насыщается водяными парами, и на вещи конденсируются капельки воды. В дальнейшем вещь прогревается до температуры воздуха помещения, и весь конденсат испаряется.

Другой, не менее хорошо знакомый пример – запотевание стекол в доме. У многих зимой на окнах появляется конденсат. На это явление влияют два фактора –- влажность и температура. Если установлен нормальный стеклопакет и правильно проведено утепление, а конденсат есть, –- значит, в помещении высокая влажность; возможно плохая вентиляция или вытяжка.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/molekulyarnaya-fizika-i-termodinamika/absolyutnaya-i-otnositelnaya-vlazhnost-tochka-rosy/

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта

Признаки росы на траве, водяные подтеки на окнах, капельки на стенах цоколя – все это результат конденсата водяного пара, берущегося из влажного воздуха.

Сталкивалось с этим большинство, но не все интересовались, можно ли устранить подобное и как это сделать. Определение точки росы поможет устранить проникновение влаги и защитить строение от разрушительного ее воздействия.

Способы определения точки росы и советы экспертов – далее.

Что такое точка росы

Понятие точки росы объясняется, как температура, при которой пар из воздуха превращается в жидкость. В зависимости от разницы между температурой воздуха в помещении и за его пределами, точка росы может смещаться по толще стены. К примеру, если в комнате стабильные +20 °С, а на улице температура снизилась, точка росы будет смещена ближе к внутреннему пространству дома.

Зависит точка росы от темперы и влажности воздуха. Например, если в комнате +24 °С и 60% влажности, то точка росы будет примерно +15,5 °С.

В итоге она намокает и быстро обрастает плесенью. Решить проблему поможет утепление, для которого нужно правильно определить точку росы.

Способы выполнения расчета

Точно рассчитать точку росы может только архитектор с использованием спецоборудования, поэтому говорить можно лишь о приблизительных значениях. Однако, по советам экспертов, при выборе способа утепления и самого материала, это не слишком критично.

Существует таблица готовых параметров для определения точки росы в стене, которая избавляет простых обывателей от самостоятельных расчетов.

Значения, указанные в данной таблице, зависят от влажности воздуха и его температуры. Полагаться на эти значения можно лишь как на примерные, потому что расчеты выполнены с учетом лишь основных факторов.

Также для расчета точки росы (температуры превращения пара в жидкость, Тр (°С) имеется формула, значение которой определяется параметрами температуры воздуха, Т (°С) и относительной влажности, Rh (%):

Профессионалы же в своей работе применяют:

• психрометры,
• портативные термогигрометры,
• тепловизоры.

Эти приборы отличаются способом действия и методом использования, но дают, как правило, более точный результат.

Для более точных расчетов учитываются также особенности климата в регионе, толщина и материал стен и утеплителя. Не стоит доверять онлайн-калькуляторам и программам расчета из интернета. Они часто дают неточные данные, учитывая не все заданные параметры. Более углубленные подсчеты важны при строительстве дома, а в целях утепления стен достаточно будет и вышеуказанных параметров.

5 ошибок при утеплении частного дома, которые нельзя совершать!

Сравнение утеплителей по теплопроводности: что выбирают эксперты?

Полезная информация? Не забудь поставить лайк и подписаться на канал «Фасад эксперт«!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5c4574f902833200ac6a8488/5cd7be665a6e0400b34f540d