Относительная влажность воздуха в комнате 40. Влажность воздуха
275. Укажите правильные утверждения.
При переходе вещества из газообразного состояния в жидкое при неизменной температуре
276. При одной и той же температуре насыщенный водяной пар в закрытом сосуде отличается от ненасыщенного пара
277. В сосуде под поршнем находится ненасыщенный пар. Его можно сделать насыщенным,
278. Точка росы для водяного пара в комнате равна 6°С. В комнату внесли с балкона сухую бутылку с водой, и вскоре она покрылась мелкими капельками воды. Из этого следует, что
279. В субботу температура воздуха была выше, чем в воскресенье. Парциальное давление водяного пара в атмосфере в эти дни оставалось постоянным. В какой из дней относительная влажность воздуха была больше? Учтите, что давление насыщенного пара увеличивается с ростом температуры.
280. Выберите правильные утверждения.
| А. | Точкой росы называют температуру, при которой относительная влажность становится равной 100%. | |||||||
| Б. | Давление насыщенного пара при неизменной температуре не зависит от занимаемого им объема. | |||||||
| В. | Насыщенным называется пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью. | |||||||
| 1) | А и Б | 2) | Б и В | 3) | А и В | 4) | А, Б, В | |
281. Парциальное давление водяного пара в воздухе при 20°С равно 0,466 кПа, давление насыщенных водяных паров при этой температуре 2,33 кПа. Относительная влажность воздуха равна
283. Относительная влажность воздуха в комнате равна 40%. Каково соотношение парциального давления р водяного пара в комнате и давления р н насыщенного водяного пара при такой же температуре?
284. При одинаковой температуре 100°С давление насыщенных паров воды равно 10 5 Па, аммиака – 59×10 5 Па и ртути – 37 Па. В каком из вариантов ответа эти вещества расположены в порядке убывания температуры их кипения в открытом сосуде?
285. На фотографии представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.
Психрометрическая таблица
| t сух. терм | Разность показаний сухого и влажного термометров | ||||||||
| °С | 7 | ||||||||
Относительная влажность воздуха в помещении, в котором проводилась съемка, равна
Насыщенный и ненасыщенный пар
Возьмем закрытый сосуд с жидкостью, температуру будем поддерживать постоянной. Через некоторое время в таком сосуде установится термодинамическое равновесие процессов испарения и процессов конденсации. То есть количество молекул, которое покинет жидкость, будет равно числу молекул в жидкость вернувшихся.
Определение
Газообразное вещество, которое находится в равновесии со своей жидкостью, называется, насыщенным паром.
Определение
Ненасыщенным паром называют пар, давление и плотность которого меньше, чем давление и плотность насыщенного пара.
Давление насыщенного пара с ростом температуры растет.
В окружающем нас воздухе всегда есть какая-либо масса водяного пара. Воздух, который содержит водяной пар, называется влажным. В воздухе атмосферы интенсивность испарения воды зависит от того насколько отличается давление паров воды от давления насыщенных паров при данной температуре.
Абсолютная и относительная влажность
Используют понятия об абсолютной и относительной влажности.
Определение
Абсолютной влажностью считают массу водяного пара, которая находится в одном кубометре воздуха.
Абсолютную влажность можно измерять парциальным давлением водяного пара (p) при некоторой температуре (T). Относительно парциального давления выполняется закон Дальтона, который говорит о том, что отдельные компоненты смеси газов считаются независимыми. Поэтому каждая компонента создает давление:
а полное давление равно сумме давлений компонент:
где $p_i$- парциальное давление i газовой компоненты. Уравнение (2) -- закон Дальтона.
Используя то, что влажность -- количество водяного пара в воздухе (газе), понятие парциального давления и закон Дальтона могут быть весьма полезны при практическом рассмотрении вопросов об абсолютной влажности.
Также абсолютной влажностью называется плотность водяного пара ($\rho $) при той же температуре (T). С повышением абсолютной влажности пары воды ближе подходят к состоянию насыщенного пара. Максимальной абсолютной влажностью при заданной температуре является масса насыщенного водяного пара в одном кубометре воздуха.
Определение
Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре.
Она выражается в процентах:
\[\beta =\frac{\rho }{{\rho }_{np}}\cdot 100\%=\frac{p}{p_{np}}\cdot 100\%\ \left(1\right),\]
где ${\rho }_{np}-$плотность насыщенного пара при определенной T, $p_{np}$- давление насыщенного пара при той же температуре. При установлении термодинамического равновесия процессов испарения и конденсации относительная влажность 100\%. Это значит, что количество воды в воздухе не изменяется.
При изохорном охлаждении или изотермическом сжатии ненасыщенный пар можно превратить в насыщенный. Температуру ($T_r$), при которой пар становится насыщенным, называют точкой росы. $T_r$- это температура термодинамического равновесия пара и жидкости в воздухе (газе). При ${T
Влажность воздуха измеряют специальными приборами -- гигрометрами, психрометрами. Оптимальной для человека при температуре около 20 градусов Цельсия считается относительная влажность от 40% до 60%. Для решения практических задач, часто используют справочные таблицы, в которых указаны давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах.
Пример 1
Задание: Определите давление насыщенного пара при температуре $T$ давлении в одну атмосферу, если масса влажного воздуха при относительной влажности $\beta $ в объеме $V$ равна $m$ при тех же условиях.
За основу решения примем закон Дальтона, который для смеси газов, а у нас смесь сухого воздуха и водяного пара, запишется в виде:
где $p_v$- давление сухого воздуха, $p_{H_2O}$- давление паров воды.
При этом масса смеси равна:
где $m_v-\ $масса сухого воздуха, $m_{H_2O}$- масса водяного пара.
Используем уравнение Менделеева -- Клайперона, запишем его для составляющей -- сухой воздух в виде:
где ${\mu }_v$- молярная масса воздуха, $T$ - температура воздуха, $V$ - объем воздуха.
Для водяного пара, приняв его за идеальный газ, запишем уравнение состояния:
где ${\mu }_{H_2O}$- молярная масса пара, $T$ - температура пара, $V$ - объем пара.
Относительная влажность равна:
\[\beta =\frac{p_{H_2O}}{p_{np}}\cdot 100\%\ \left(1.5\right),\]
где $p_{np}$- давление насыщенного пара. Из (1.5) выразим давление насыщенного пара, получим:
Выразим из (1.2) массу сухого воздуха, получим:
Из (1.1) выразим давление сухого воздуха, имеем:
Подставим (1.7) и (1.8) в (1.3), получим:
\[\left(p-p_{H_2O}\right)V=\frac{\left(m-m_{H_2O}\right)}{{\mu }_v}RT\ \left(1.9\right).\]
Выразим массу пара из (1.4), получаем:
\[{m_{\ }}_{H_2O}=\frac{V\cdot p_{H_2O}{\cdot \mu }_{H_2O}}{RT}\ \left(1.10\right).\]
Выразим давление пара ($p_{H_2O}$) используя выражения (1.9) и (1.10), получим:
\[\left(p-p_{H_2O}\right)V=\frac{\left(m-\frac{V\cdot p_{H_2O}{\cdot \mu }_{H_2O}}{RT}\right)}{{\mu }_v}RT\ \to pV{\mu }_v-p_{H_2O}V{\mu }_v=mRT-V\cdot p_{H_2O}{\cdot \mu }_{H_2O}\to V\cdot p_{H_2O}{\cdot \mu }_{H_2O}-p_{H_2O}V{\mu }_v=mRT-pV{\mu }_v\to p_{H_2O}=\frac{mRT-pV{\mu }_v}{V{\cdot \mu }_{H_2O}-V{\mu }_v}\ \left(1.11\right).\]
Используем (1.6), получаем давление насыщенного пара:
Ответ: Давление насыщенного пара при заданных условиях равно: $p_{np}=\frac{100}{\beta }\cdot \frac{mRT-pV{\mu }_v}{V{\cdot \mu }_{H_2O}-V{\mu }_v}$.
Пример 2
Задание: При температуре $T_1\ $влажность воздуха равна ${\beta }_1$. Как изменится влажность воздуха, если температура его стала $T_2$ ($T_2>T_1$)? Объем сосуда, в котором находился газ уменьшить в $n$ раз.
В задаче необходимо найти изменение (разность) ${\beta }_2{-\beta }_{1,\ }$ относительных влажностей в конечном и начальном состояниях:
\[{\triangle \beta =\beta }_2{-\beta }_1={\beta }_{1\ }\left(\frac{{\beta }_2}{{\beta }_{1\ }}-1\right)(2.1)\]
используя определение относительной влажности запишем:
\[{\beta }_{1\ }=\frac{p_1}{p_{np1}}100\%,\] \[{\beta }_{2\ }=\frac{p_2}{p_{np2}}100\%\ \left(2.2\right),\]
где $p_{np}$- давление насыщенного пара в соответствующих состояниях, $p_1$ -- давление водяного пара в начальном состоянии, $p_2$ -- давление пара в конечном состоянии.
Подставим (2.2) в (2.1) получим:
\[\triangle \beta ={\beta }_{1\ }\left(\frac{\frac{p_2}{p_{np2}}}{\frac{p_1}{p_{np1}}}-1\right)={\beta }_{1\ }\left(\frac{p_2p_{np1}}{{p_1p}_{np2}}-1\right)\ \left(2.3\right).\]
Так как по условию задачи нам известны температуры состояний системы, то давления насыщенного пара ($p_{np1}$и $p_{np2}$) мы можем считать известными в данном случае, так как всегда может взять их из соответствующих справочных таблиц.
Для нахождения давлений $p_1$ и $p_2$ используем уравнение Менделеева -- Клайперона, учтем, что количество вещества в процессах, которые происходят в системе не изменяется, тогда запишем:
\[\frac{p_2V_2}{p_1V_1}=\frac{T_2}{T_1}\left(2.4\right).\]
Из условий задачи известно, что объем уменьшили в $n$ раз, то есть:
\[\frac{V_2}{V_1}=\frac{1}{n}.\]
Следовательно, выражение (2.4) запишется как:
\[\frac{p_2}{p_1n}=\frac{T_2}{T_1}\to \frac{p_2}{p_1}=n\frac{T_2}{T_1}\left(2.5\right).\]
Подставим (2.5) в (2.3), получим:
\[\triangle \beta ={\beta }_{1\ }\left(n\frac{T_2}{T_1}\frac{p_{np1}}{p_{np2}}-1\right).\]
Ответ: При заданных процессах, относительная влажность воздуха изменится на $\triangle \beta ={\beta }_{1\ }\left(n\frac{T_2}{T_1}\frac{p_{np1}}{p_{np2}}-1\right)$
Учитель физики Коковина Л.В.
Рыбинский муниципальный район
Влажность воздуха. Подготовка к ЕГЭ.
Часть А
Относительная влажность воздуха 50%.Сравните показания влажного(Т 1) и сухого (Т 2)термометров психрометра.
А).Т1=Т2; Б). Т1>Т2 В) Т1
2.Определите абсолютную и относительную влажность воздуха при температуре16 0 С,если точка росы равна 10 0 С.Давление насыщающих паров воды при указанных температурах равны соответственно:1,81кПа и 1,22кПа.
А).1,22кПа,67% Б).1,81кПа,67% В). 1,22кПа,33% Г).1,81кПа,33%
3. В комнате имеются два герметичных сосуда с воздухом. В первом из них относительная влажность равна40%, во втором 60%. Сравните давление водяных паров в этих сосудах.Плотность воздуха в обоих сосудах одинакова.
А).Р1=Р2 Б)Р1>Р2 В)Р1
4.Давление водяных паров в атмосфере при 15 0 Ссоставляло 1,5кПа. Выпадет ли роса, если ночью температура воздуха понизилась до 10 0 С? Давление насыщенных паров при 10 0 С равно 1,22кПа.
А) Выпадет Б)Не выпадет В)Ответ неоднозначен
5. В классе при температуре 25 0 С создаётся высокая влажность воздуха. Как изменится влажность воздуха в комнате, если открыть форточку, а за окном холодно и идёт дождь?
А)Повысится Б)Понизится В)Не изменится Г) Ответ неоднозначен
6. В герметичном сосуде находится насыщенный пар.Как изменится давление этого пара, если температуру повысить в 2раза?
А)Не изменится Б)увеличится в 2 раза В) Увеличится более,чем в 2раза Г) Ответ неоднозначен
В1. Влажный термометр психрометра показывает 10 0 С, а сухой 14 0 С.Найти относительную влажность и парциальное давление водяного пара.Предусматривается использование справочника по физике.
С1. В одном сосуде объёмом 10л находится воздух с относительной влажностью40%, а в другом сосуде объёмом 30л-воздух при той же температуре, но при относительной влажности 60%. Сосуды соединены тонкой трубкой с краном. Какая относительная влажность(в процентах)установится после открытия крана?
