Физика точка росы: Физика 8 класс. Влажность воздуха. Точка росы. Измерение влажности :: Класс!ная физика

Содержание

Физика 8 класс. Влажность воздуха. Точка росы. Измерение влажности :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.
Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день
звучат в сводках метеопрогноза.

Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

ТОЧКА РОСЫ

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.
Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.
Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости - росы.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точка росы также характеризует влажность воздуха.
Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы - гигрометры.
Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.

Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.

Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр
( по др. гречески "психрос" означает холодный).
Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения.
Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться.

В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.

 

Устали? - Отдыхаем!

Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы — урок. Физика, 8 класс.

Вода покрывает две трети поверхности Земли.

 

 

С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.

Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность ρ показывает, какая масса водяного пара содержится в единице объёма воздуха, то есть плотность водяного пара:
\([\rho]=\frac{1~кг}{1~м^3}\). 3}\).

Насыщенный пар — это пар, в котором количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся за единицу времени.

В насыщенный пар можно добавить молекулы пара, но они будут возвращаться в жидкость.

Состояние воздуха описывают относительной влажностью воздуха.

Относительная влажность воздуха ϕ — это отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах:
ϕ=ρρ0⋅100%.

Из формулы следует: чем больше абсолютная влажность воздуха (т.е. плотность водяного пара) при данной температуре, тем выше относительная влажность (значение приближается к 100%). Из этого следует, что пар приближается к состоянию насыщения, и станет насыщенным при относительной влажности 100%.  

Всем доводилось наблюдать, когда при проветривании кабинета окно запотевает. Как правило, это случается зимой. При охлаждении воздуха до определенной температуры водяной пар может стать насыщенным. {3}}\right]

в) относительная влажность:

\varphi=\frac{p}{p_{o}}100\%

p – давление пара при данной t; p_{0} – давление насыщенного пара при этой t.

Определение: Насыщенный пар – это пар, который находится в динамическом равновесии со своей жидкостью, т.е. среднее число молекул, покидающих жидкость в единицу времени равно среднему числу молекул, возвращающихся в жидкость за то же время.

С течением времени пар над жидкостью в закрытом сосуде становится насыщенным.

\varphi=\frac{\rho}{\rho_{o}}100\%

\rho – плотность пара при данной t; \rho_{0} – плотность насыщенного пара при этой t.

pV=\frac{m}{\mu}RT

p=\left(\frac{m}{V}\right)\frac{RT}{\mu}

p=\rho\frac{RT}{\mu}

\varphi=\frac{\rho\frac{RT}{\mu}}{\rho_{0}\frac{RT}{\mu}}100\%

\varphi=\frac{\rho}{\rho_{0}}100\%

г) Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

 

p – давление насыщенного пара
p_{0} – давление ненасыщенного пара.

В природе при достижении точки росы появляется туман, выпадает роса.

\varphi=\frac{\rho_{нас.пара в точке росы}}{\rho_{нас.пара при данной t}}100\%

 

Кипение

 

При кипении по всему объему жидкости образуются пузырьки пара, которые поднимаются на поверхность.

Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках становится равным атмосферному давлению. Поэтому чем выше давление насыщенных паров данной жидкости, тем ниже температура ее кипения. Чем выше атмосферное давление, тем выше температура кипения.

 

Задачи

Задачи к уроку 50/14

1.      Космическая ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением a = 25 м/с2. Определите вес космонавта массой m = 100 кг. Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2.

2.      Парашютист, достигнув в затяжном прыжке скорости υ1 = 60 м/с, раскрыл парашют, после чего его скорость за t = 2 с уменьшилась до υ2 = 10 м/с. Чему равен вес парашютиста массой m = 70 кг во время торможения? Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2.

3.      Самолет, двигаясь с постоянной скоростью 720 км/ч, совершает фигуру высшего пилотажа – «мертвую петлю» – радиусом 1000 м. Чему равна перегрузка летчика в верхней точке петли? (g = 10 м/с2).

 

Задачи д/з к уроку 48/12

1.         Во сколько раз изменится сила Всемирного тяготения, если массу одного тела увеличить в 3 раза, а другого уменьшить в 9 раз?

2.         Во сколько раз изменится сила Всемирного тяготения, если расстояние между телами уменьшить в 5 раз?

3.         С каким ускорением всплывает тело массой 25 кг, если на него действует сила Архимеда 300 Н?

Задачи д/з к уроку 60  

1. Почему невозможно, из положения сидя прямо на стуле, встать на ноги, не наклонившись предварительно вперед?

2. Почему однородный прямоугольный кирпич можно положить на край стола, только если с края стола свисает не более половины длины кирпича?

3. Почему вы вынуждены отклоняться назад, когда несете в руках тяжелый груз?

Задачи д/з к уроку 58/7 

1. Какова средняя сила давления F на плечо при стрельбе из автомата, если масса пули m = 10 г, а скорость пули при вылете из канала ствола v = 300 м/с? Автомат делает 300 выстрелов в минуту.

2. Для проведения огневых испытаний жидкостный ракетный двигатель закрепили на стенде. С какой силой он действует на стенд, если скорость истечения продуктов сгорания из сопла 150 м/с, а расход топлива за 5 секунд составил 30 кг?

3. Ракета массой 1000 кг неподвижно зависла над поверхностью земли. Сколько топлива в единицу времени сжигает ракета, если скорость истечения продуктов сгорания из ракеты равна 2 км/с?

Влажность воздуха

Тип урока: Урок изучения и закрепления новых знаний.

Цель: Дать понятие о влажности воздуха и способах ее измерения, показать практическое применение и важность данной физической величины.

Задачи:

Образовательные:

  • Сформировать понятия: парциальное давление водяного пара, абсолютная и относительная влажность воздуха, точка росы.
  • Научить определять относительную влажность воздуха.
  • Усвоить какова роль влажности воздуха.

Развивающие:

  • Формировать умения определять относительную влажность воздуха; самостоятельно получать знания; научить применять полученные знания при решении задач.

Воспитательные:

  • Продолжить формирование познавательного интереса учащихся; развивать умение взаимодействовать, высказывать свою точку зрения.

План урока

  1. Организационный момент.
  2. Актуализация прежних знаний.
  3. Изучение нового материала.
  4. Закрепление знаний.
  5. Сообщение домашнего задания.

Ход урока

I. Организационный момент.

Слайды № 1-3

Определяются цели урока, освещается ход урока и конечные результаты его проведения.

II. Актуализация прежних знаний.

Проверка домашнего задания:

Слайды №4, 5, 6, 7

1. Решение задач

2. Ответьте на вопросы:

1) Сформулируйте определение процесса испарения, процесса конденсации.

2) При каких условиях происходит испарение жидкости?

3) От каких факторов зависит скорость испарения жидкости?

4) Что такое удельная теплота парообразования?

5) На что расходуется подводимое количество теплоты при парообразовании?

6) Какое состояние пара и жидкости называют динамическим равновесием?

III. Изучение нового материала.

Преподаватель. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара, который не является насыщенным несмотря на огромные поверхности рек, озер, морей и океанов, покрывающих нашу Землю.

Содержание водяного пара в воздухе – его влажность – характеризуется рядом величин:

Слайды №8, 9

Парциальное давление (или упругость) водяного пара – Р - давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.

Слайд №10

Поскольку давление пара пропорционально концентрации молекул, то за характеристику влажности воздуха может быть принята плотность () водяного пара, содержащегося в воздухе. Эту величину называют абсолютной влажностью. Абсолютная влажность измеряется в кг/м3.

Слайд №11

Абсолютная влажность и парциальное давление водяного пара связаны уравнением:

Р=1/µ·m/V·R·T или Р= /µ·R·T

Слайд №12

По парциальному давлению водяного пара еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Поэтому вводят величину

относительная влажность ().

Слайд №13

Относительная влажность () - отношение парциального давления (Р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара (Р0) при той же температуре, выраженное в процентах:

- плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Относительная влажность воздуха зависит не только от абсолютной влажности, но и от температуры. Если количество водяных паров в воздухе не меняется, то с понижением температуры относительная влажность возрастает, так как, чем ниже температура, тем ближе водяной пар к насыщению. В таблице №1 указаны значения давления и плотности насыщенного пара при различных температурах.

Слайд №14 – таблица №1

Чтобы ускорить нахождение относительной влажности воздуха, необходимые вычисления делаются заранее и сводятся в специальную психрометрическую таблицу, которая позволяет по показаниям сухого и влажного термометров сразу определить относительную влажность.

Слайд №15 – таблица №2 (психрометрическая таблица).

Реши задачу.

Слайды №16, 17

Относительная влажность колеблется в широких пределах. Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом давления насыщения, относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы. Слайд №18

При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара: появляется туман, выпадает роса.

Реши задачу.

Слайды №19,20

Приборы для измерения влажности воздуха

Для определения влажности воздуха используются приборы:

1. Гигрометр – сообщение учащегося.

Слайд №21

С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ измерения относительной влажности.

2. Волосяной гигрометр - сообщение учащегося.

Слайд №22

Действие волосяного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности. Применяется в тех случаях, когда в определении влажности воздуха не требуется большой точности.

3. Психрометр – сообщение учащегося.

Слайд №23

По разности показаний сухого и влажного термометров можно вычислить абсолютную и относительную влажности.

Прибором пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Значение влажности.

Слайд №24

IV. Закрепление знаний.

Мы познакомились с понятиями: абсолютная и относительная влажности воздуха, парциальное давление, точка росы, с приборами для определения влажности воздуха и их принципом действия. Рассмотрели вопрос о значении влажности.

Далее предлагается обучающимся физический диктант с целью определения своих знаний и умений, полученных на уроке.

Слайды №25-37

V. Сообщение домашнего задания.

Слайд №38 - Ответить на вопросы параграф 72, упражнение 14 (4), №588

Литература.

  1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика, 10 класс. – М.: “Просвещение”, 2011.
  2. А.П. Рымкевич. Физика. Задачник 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005.

Урок 21. взаимные превращения жидкостей и газов - Физика - 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 21. Взаимные превращения жидкостей и газов

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. взаимные превращения жидкостей и газов;
  2. насыщенные и ненасыщенные пары;
  3. динамическое равновесие;
  4. давление насыщенного пара;
  5. кипение;
  6. влажность воздуха и приборы для ее измерения;
  7. парциальное давление и точка росы.

Глоссарий по теме:

Испарение процесс превращения жидкости в пар, происходящий с поверхности жидкости.

Конденсация – процесс превращения пара в жидкость.

Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при температуре кипения при определенной температуре кипения и внешнем давлении.

Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар – состояние вещества при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Ненасыщенный пар – если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют насыщенным.

Давление насыщенного пара – давление pн.п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Критическая температурамаксимальная температура, при которой пар еще может превратиться в жидкость.

Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажностьотношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению pн.п.насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Парциальное давление водяного пара давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

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

Гигрометр, психрометрприборы для измерения влажности воздуха

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 225 – 234.

2. Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2009. – С. 78 – 80.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 т./под редакцией академика Ландсберга Г. С.: Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. – 13-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. С. 529 – 556.

4. Джанколи Д.К. Физика в двух томах. Т.1. М: «МИР», 1989. С. 514 – 515, 532 - 541.

Открытые электронные ресурсы:

Основное содержание урока

Идеальный газ нельзя превратить в жидкость. В жидкость можно превратить реальный газ.

Вы уже знакомы с процессами испарения, конденсации и кипения. Если число молекул, покидающих жидкость за определённый промежуток времени, больше числа молекул, возвращающихся в неё, то мы наблюдаем испарение. Чем выше температура жидкости, тем большее число молекул имеет достаточную для вылета из жидкости кинетическую энергию, тем быстрее идет испарение. Если число молекул, возвращающихся в жидкость, будет больше, покидающих её, то мы наблюдаем процесс конденсации.

Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости при температуре кипения при определенной температуре кипения и внешнем давлении.

Динамическое равновесие – состояние, при котором число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за то же время в жидкость.

Пар – состояние вещества при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость.

Состояние вещества при температуре выше критической называется газом; при температуре ниже критической, когда у пара есть возможность превратиться в жидкость, - паром.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

Если пар постепенно сжимают при постоянной температуре, а превращение его в жидкость не происходит, то такой пар называют насыщенным

Давление насыщенного пара – давление pн. п. пара, при котором жидкость находится в равновесии со своим паром.

Газовые законы для насыщенного пара несправедливы. В то же время состояние насыщенного пара достаточно точно описывается уравнением Менделеева-Клапейрона.

Свойства насыщенного и ненасыщенного пара различны.

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

Однако эта зависимость, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа при постоянном объёме. С увеличением температуры давление реального насыщенного пара растёт быстрее, чем давление идеального газа.

Критическая температура – максимальная температура, при которой пар еще может превратиться в жидкость.

Главное различие в поведении идеального газа и насыщенного пара состоит в том, что при изменении температуры пара в закрытом сосуде (или при изменении объёма при постоянной температуре) изменяется масса пара.

Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность – отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению pн.п.насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

Парциальное давление водяного пара – давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

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

Гигрометр, психрометр – приборы для измерения влажности воздуха.

Разбор тренировочных заданий

1. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде с поршнем равна 40%. Объем сосуда за счет движения поршня медленно уменьшают при постоянной температуре. В конечном состоянии объем сосуда в 3 раза меньше начального. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений, и укажите их номера.

1. При уменьшении объема сосуда в 2,5 раза на стенках появляется роса.

2. Давление пара в сосуде все время увеличивается.

3. В конечном и начальном состоянии масса пара в сосуде одинакова.

4. При уменьшении объема в 2 раза относительная влажность воздуха в сосуде стала равна 80%.

5. В конечном состоянии весь пар в сосуде сконденсировался.

Решение.

После уменьшения объёма в 2 раза относительная влажность воздуха увеличилась в 2 раза и стала 80%. Когда объём стал в 2,5 раза меньше первоначального, относительная влажность достигла 100%, после чего водяные пары начинают конденсироваться на стенках. При дальнейшем уменьшении объёма давление водяных паров оставалось постоянным. В конечном состоянии не весь пар в сосуде сконденсировался.

Верны первое и четвёртое утверждения.

Ответ: 14.

2. Относительная влажность воздуха равна 42%, парциальное давление пара при температуре 20 °С равно 980 Па. Каково давление насыщенного пара при заданной температуре? (Ответ дать в паскалях, округлив до целых. )

Решение.

Относительная влажность воздуха связана с парциальным давлением пара при некоторой температуре и давлением насыщенных паров при той же температуре соотношением

 φ = (p/pн.п.) ∙ 100%. Отсюда находим давление насыщенного пара при 20 °С:

Ответ: 2333 Па.

Относительная влажность

Знание парциального давления (упругости) водяного пара или абсолютной влажности ничего не говорит о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды (или конденсация пара) и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. От этого же зависит быстрота высыхания тканей, почвы, увядание растений и многое другое. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, — относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха φ называют выраженное в процентах отношение парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р0 насыщенного пара при той же температуре:

(6. 8.2)

Воспользовавшись уравнением (6.8.1), можно для относительной влажности получить еще одну формулу:

(6.8.3)

где р — абсолютная влажность, а р0 — плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Итак, для вычисления относительной влажности надо знать парциальное давление или плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и давление или плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре.

Давление и плотность насыщенного водяного пара при разных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами, которые имеются в справочниках или задачниках по физике. А как определить парциальное давление и плотность водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре? Ответить на этот вопрос можно различными способами.

Точка росы

При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлений его относительная влажность повышается, так как чем ниже температура, тем ближе парциальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара. В конце концов пар становится насыщенным. Это легко понять, если посмотреть на график зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры (рис. 6.16).

Рис. 6.16

Пусть при температуре t1 парциальное давление водяного пара равно p1. Состояние пара изобразится при этом точкой А. Если охладить воздух до температуры tr при р1 = const, то пар станет насыщенным и его состояние изобразится точкой В.

Температура tr, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.

Давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной точке росы, и есть парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере.

При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.

Точка росы также характеризует влажность воздуха, так как она позволяет определить парциальное давление водяного пара и абсолютную влажность с помощью таблиц, в которых представлена зависимость давления и плотности насыщенного водяного пара от температуры (о них мы уже говорили).

Гигрометр

Точку росы определяют с помощью прибора, называемого конденсационным гигрометром. Внешний вид этого прибора показан на рисунке 6.17, а, а его разрез — на рисунке 6.17, б. Гигрометр представляет собой металлическую коробку 1, передняя стенка 2 которой хорошо отполирована. Коробка окружена полированным кольцом 3, отделенным от нее теплоизолирующей прокладкой 4. Коробка соединена с резиновой грушей 5. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость — эфир и вставляют термометр. Продувая через коробку воздух с помощью груши, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки 2. Это и есть точка росы, так как появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным.

Рис. 6.17

Определение точки росы — наиболее точный способ измерения относительной влажности.

Относительная влажность

Осторожно! В этих общих утверждениях об относительной влажности есть опасности и возможные заблуждения.

Относительная влажность - это количество влаги в воздухе по сравнению с тем, что воздух может «удерживать» при этой температуре. Когда воздух не может «удерживать» всю влагу, он конденсируется в виде росы.

Из всех утверждений об относительной влажности, которые я слышал в повседневной беседе, приведенное выше, вероятно, является наиболее распространенным. Это может отражать понимание явления и иметь некоторую полезность для здравого смысла, но может отражать полное непонимание того, что происходит физически. Воздух не «удерживает» водяной пар в том смысле, что он обладает некоторой силой притяжения или захватывающим влиянием. Молекулы воды на самом деле легче и быстрее, чем молекулы азота и кислорода, составляющие основную часть воздуха, и они определенно не прилипают к ним и никоим образом не удерживаются ими. Если вы исследуете тепловую энергию молекул в воздухе при комнатной температуре 20 ° C, вы обнаружите, что средняя скорость молекулы воды в воздухе составляет более 600 м / с или более 1400 миль / час! Вы не собираетесь «удерживать» эту молекулу!

Другой, возможно, полезный подход - рассмотреть пространство между молекулами воздуха при нормальных атмосферных условиях.Зная атомные массы и плотности газа, а также моделируя длину свободного пробега молекул газа, мы можем заключить, что расстояние между молекулами воздуха при атмосферном давлении и 20 ° C примерно в 10 раз больше их диаметра. Обычно они проходят расстояние в 30 раз больше, чем расстояние между столкновениями. Таким образом, молекулы воды в воздухе имеют много места для перемещения и не «удерживаются» молекулами воздуха.

Когда кто-то говорит, что воздух может «удерживать» определенное количество водяного пара, речь идет о том, что определенное количество водяного пара может находиться в воздухе как составная часть воздуха.Молекулы воды с высокой скоростью в хорошем приближении действуют как частицы идеального газа. При атмосферном давлении 760 мм рт. Ст. Количество воды в воздухе можно выразить через парциальное давление в мм рт. Ст., Которое представляет собой давление пара, создаваемое молекулами воды. Например, при 20 ° C давление насыщенного пара для водяного пара составляет 17,54 мм рт. Ст., Поэтому, если воздух насыщен водяным паром, преобладающие составляющие атмосферы азот и кислород составляют большую часть остальных 742 мм рт. Ст. Атмосферного давления.

Но водяной пар - это совершенно другой компонент воздуха, чем кислород и азот. Кислород и азот всегда являются газами при земных температурах и имеют точки кипения 90K и 77K соответственно. Практически они всегда действуют как идеальные газы. Но необычная вода имеет температуру кипения 100 ° C = 373,15K и может существовать на Земле в твердой, жидкой и газообразной фазах. По сути, он всегда находится в процессе динамического обмена молекулами между этими фазами. На воздухе при 20 ° C, если давление паров достигло 17.54 мм рт. Ст., Тогда в жидкую фазу входит столько же молекул воды, сколько уходит в газовую фазу, поэтому мы говорим, что пар «насыщен». Это не имеет ничего общего с воздухом, «удерживающим» молекулы, но обычное употребление часто предполагает это. Когда воздух приближается к насыщению, мы говорим, что приближаемся к «точке росы». Молекулы воды полярны и будут проявлять некоторую суммарную силу притяжения друг к другу и, следовательно, начнут отклоняться от поведения идеального газа. Собираясь вместе и переходя в жидкое состояние, они могут образовывать капли в атмосфере, образуя облака, или вблизи поверхности, чтобы образовывать туман, или на поверхностях, образуя росу.

Другой подход, который может помочь прояснить тот факт, что воздух на самом деле не «удерживает» воду, состоит в том, чтобы отметить, что относительная влажность на самом деле не имеет ничего общего с молекулами воздуха (то есть N 2 и O 2 ). Если бы в закрытой колбе при 20 ° C была жидкая вода, но совсем не было воздуха, она достигла бы равновесия при давлении насыщенного пара 17,54 мм рт. В этот момент он будет иметь плотность пара 17,3 г / м 3 чистого водяного пара в газовой фазе над поверхностью воды.Но если бы вы только что удалили воздух и запечатали контейнер с жидкой водой, у вас может возникнуть ситуация, когда в этот конкретный момент в газовой фазе находится только 8,65 г / м 3 . Мы бы сказали, что в этот момент относительная влажность в колбе составляет 50%, потому что плотность остаточного водяного пара составляет половину его плотности насыщения. Это точно то же самое, что мы сказали бы, если бы присутствовал воздух - 8,65 г / м 2 3 водяного пара в воздухе при 20 ° C представляют 50% относительной влажности. В этих условиях молекулы воды будут испаряться с поверхности в газовую фазу быстрее, чем они попадут на поверхность воды, поэтому давление водяного пара над поверхностью будет возрастать в сторону давления насыщенного пара.

Указатель

Концепции кинетической теории

Применения кинетической теории

Концепции использования пара

Когда воздух достигает точки росы, что происходит со скоростью конденсации?

Гостевой пост Сары Дженсен из серии «Спроси инженера», опубликованной Инженерной школой Массачусетского технологического института

Фото: Эван Лисон

Когда Джейн Тейлор писала свое стихотворение «Звезда» в 1806 году, она, вероятно, не обращалась к психрометрической таблице, чтобы определить точную температуру, при которой образуется роса на английских лужайках.Тем не менее, одна из версий ее колыбельной гласит, что маленькая звездочка мерцает только «Когда заходит палящее солнце / И трава с росой мокрая». Тейлор был прав, предполагая, что для появления росы во дворе необходимы более низкие температуры. Точка росы определяется как температура окружающей среды, ниже которой водяной пар при заданном барометрическом давлении конденсируется в жидкость. Это параметр, используемый метеорологами - и поэтами, хотя они могут этого не знать - для измерения количества влаги в воздухе.

Однако на скорость этой конденсации не влияют более низкие температуры, - говорит Пракаш Говиндан, бывший научный сотрудник отдела машиностроения Массачусетского технологического института. «Вопрос касается двух отдельных областей физики, термодинамики и теплопередачи», - говорит он. Точка, в которой воздух становится достаточно холодным, чтобы водяной пар начинал конденсироваться, на самом деле является температурой точки росы, но, говорит Говиндан, «Чтобы определить скорость конденсации , нужно понимать все, что угодно, о регионе - его география, климатические условия, воздушные потоки и т. д.Это не зависит от точки росы ».

Говиндан предостерегает от путаницы точки росы с температурой по влажному термометру, температурой воздуха, охлажденного до насыщения - или 100-процентной относительной влажности - за счет испарения в нем воды. «Если распылить воду из бутылки, большая ее часть испарится, поскольку забирает скрытое тепло воздуха», - объясняет он. «Точка, до которой воздух остывает, - это температура по влажному термометру». Пловцы знакомы с этой концепцией: выход из океана на ветреный пляж приводит к ознобу, поскольку испарение отводит тепло от их влажной кожи и купальников.Температура по влажному термометру в конечном итоге повышается, чтобы сходиться с температурой по сухому термометру - температуре воздуха, измеренной термометром, полностью защищенным от влаги. Читать далее.

Посетите сайт инженерной школы Массачусетского технологического института, чтобы получить ответы на другие ваши вопросы.

Как преобразовать точку росы в относительную влажность?

Агрегаты насыщения и конденсации

Точка росы, или , температура точки росы - это температура, при которой при охлаждении газа образуется роса или конденсация. Если конденсат представляет собой лед, это называется точкой замерзания.

Относительная влажность - это отношение количества водяного пара, e , в воздухе к количеству водяного пара, e s , который был бы в воздухе, если бы он был насыщен при той же температуре и давление. Можно выразить

Относительная влажность

(в%) = e / e s × 100 (Уравнение 1)

К сожалению, не существует простой формулы для преобразования точки росы в относительную влажность.Преобразование между этими двумя параметрами должно выполняться на промежуточном этапе оценки как фактического давления водяного пара, так и давления насыщенного пара при преобладающей температуре.

Для преобразования точки росы или точки замерзания в относительную влажность
  • Преобразуйте температуру точки росы и температуру окружающей среды в давление водяного пара, используя уравнение 2 или 3 ниже (или уравнение 4 или 5 для большей точности)
  • Используйте эти значения давления пара в уравнении 1, чтобы найти относительную влажность

Для преобразования относительной влажности и температуры окружающей среды в точку росы
  • Используйте уравнение 2 или 3 ниже (или уравнение 4 или 5 для большей точности), чтобы найти давление насыщенного пара в зависимости от температуры окружающей среды
  • Используйте уравнение 1 для расчета давления водяного пара на основе давления насыщенного пара и известной относительной влажности
  • Используйте уравнение 2 или 3 ниже (или уравнение 4 или 5) для расчета температуры точки росы или инея по давлению пара (требуется итерация при использовании уравнений 4 или 5).

Давление пара можно рассчитать по формуле Магнуса. Здесь указано, что при температуре t (в ° C) давление насыщенного пара e w (t) , в паскалях (Па), над жидкой водой составляет

ln e w (t) = ln 611,2 + (17,62 t ) / (243,12+ t ) (Уравнение 2)

Для информации, 100 Па = 1 миллибар (мбар)

Для диапазона от -45 ° C до +60 ° C значения, указанные в этом уравнении, имеют погрешность <± 0.6% от значения при уровне достоверности 95%.

По льду, e i (t) is

ln e i (t) = ln 611,2 + (22,46 t ) / (272,62+ t ) (Уравнение 3)

Для диапазона от -65 ° C до +0,01 ° C значения, указанные в этом уравнении, имеют погрешность <± 1,0% значения при уровне достоверности 95%.

А подробнее…

Это более точная, но сложная альтернативная формула для определения давления пара (в паскалях) от точки росы (в кельвинах) для воды:

ln e w (T) = -6096. 9385 T -1 + 21.2409642 - 2.711193 × 10 -2 T + 1.673952 × 10 -5 T 2 + 2.433502 ln T (уравнение 4)

и для льда:

ln e i (T) = -6024.5282 T -1 + 29.32707 + 1.0613868 × 10 -2 T - 1,3198825 × 10 -5 T 2 - 0,49382577 ln T (Уравнение 5)

(Формулы из Sonntag, 1990, обновлены на основе формул, данных Wexler, 1976 и 1977.)

Неопределенности, связанные с этими уравнениями:

  • <0,01% от значения, для воды от 0 ° C до +100 ° C
  • <0,6%, для переохлажденной воды от 0 ° C до -50 ° C
  • <1,0% для льда до -100 ° C

с доверительной вероятностью 95%.

Точность этих расчетов немного зависит от давления и температуры рассматриваемого газа. Для воздуха близкой к комнатной температуре и атмосферному давлению коэффициент усиления водяного пара влияет на результат примерно на 0. 5% от стоимости.

Вам также может понравиться

Наши исследования по измерению влажности и влажности

Точка росы

Точка росы

Точка росы определяется как температура, при которой водяного пара, присутствующего в воздухе, достаточно для его насыщения.

Если температура опускается ниже точки росы, образуется конденсат.

Если температура остается выше точки росы, конденсация не образуется.

Воздух состоит из водяного пара. Количество водяного пара, присутствующего в воздухе, варьируется в зависимости от температуры, количества испарения с поверхности воды, идет ли дождь или нет ... Воздух может удерживать только определенное количество воды. Количество воды, которое может удерживать воздух, зависит от температуры.

Обычно температура повышается днем ​​и понижается ночью. Вода испаряется днем, когда температура выше точки росы и воздух может поглощать воду, и падает ночью.Если температура опускается ниже точки росы, образуется конденсат. Роса является обычным явлением - в пустыне некоторые животные получают большую часть или всю воду, в которой они нуждаются, из росы.

Роса может быть очень локальным явлением. У человека, входящего в теплое помещение с холода снаружи, на очках может образоваться конденсат. Поскольку их очки холодные, они понизят температуру в области очков, возможно, ниже точки росы, и в этом случае образуется конденсат.

Каждая жидкость имеет точку росы для определенного давления пара.Это явление имеет широкий спектр применения:

В камерах Вильсона. Камера заполнена паром из «сухого льда» - замороженного CO 2. Камера расширяется поршнем, который понижает температуру ниже точки росы, затем пар конденсируется на ионизированных частицах, оставленных радиацией, чтобы открыть путь радиация.

Для определения влажности воздуха - сколько воды он вмещает. Температуру понижают до тех пор, пока не начнет образовываться конденсат. Температура, при которой это происходит, и есть точка росы. Затем можно определить влажность.

Для извлечения веществ из воздуха. Воздух представляет собой смесь веществ с разной точкой росы. Мы можем извлечь их все по одному, охладив воздух. Когда температура проходит через каждую точку росы, соответствующее вещество будет конденсироваться.

Влажность и относительная влажность, точка росы, туман, облако

Влажность

Это содержание водяного пара в атмосфере. Если в воздухе много воды, значит воздух влажный или влажный.

Относительная влажность

Показывает, насколько влажен воздух. Он определяется как отношение массы водяного пара, присутствующего в определенном объеме воздуха, к массе водяного пара, необходимой для насыщения того же объема воздуха при той же температуре. Выражается в процентах. Очень высокая влажность или очень низкая влажность создают дискомфорт.

Измерение относительной влажности (гигрометр)

Гигрометр используется для измерения относительной влажности. Он состоит из термометра с сухим термометром, который считывает температуру сухого воздуха, и термометра с влажным термометром, который регистрирует более низкую температуру, потому что испарение воды с влажной ткани охлаждает лампу. Чем ниже влажность, тем ниже температура влажного термометра по сравнению с сухим термометром. Разница между двумя температурами велика. Если влажность высокая, вода медленно испаряется из влажного термометра. Разница между двумя температурами небольшая. Разница в показаниях термометров является мерой относительной влажности.

Точка росы

Это температура, при которой водяного пара, присутствующего в воздухе, достаточно для его насыщения.

Mist

Они представляют собой конденсированный водяной пар (капли), взвешенный в воздухе у поверхности земли, когда воздух охлаждается ниже точки росы. Туман снижает видимость. В условиях сильного тумана у нас есть туман.

Облако

Облако - это масса маленьких водяных капель, плавающих в воздухе. Облако находится высоко в атмосфере.

ОБЩАЯ ОЦЕНКА (РАЗМЕСТИТЕ ОТВЕТ В НИЖНЕЙ ЧАСТИ ДЛЯ КОММЕНТАРИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ И ОБСУЖДЕНИЯ)

  1. Объясните следующие термины: (i) Влажность (ii) Туман (iii) Точка росы (iv) Облако
Задавай вопрос: Опытные репетиторы лично ответят вам , как правило, в течение 24 часов. ПОЖАЛУЙСТА, вы должны ввести заголовок вашего вопроса полностью и предоставить достаточно подробностей.

Применение метода точки росы для определения характеристики грунтовых вод

Резюме

Метод точки росы, который определяет всасывание путем измерения температуры образца и температуры точки росы воздух, уравновешенный образцом, обеспечивает быстрый и точный метод измерения всасывания в диапазоне от 1 до 400 МПа (от пФ 4 до пФ 6.6). Мы представляем процедуру, используя метод точки росы, для подготовки проб в соответствующем диапазоне всасывания, измерения всасывания и содержания воды и получения уравнения, описывающего характеристику почвенной воды (SWC). Приведены характеристики четырех образцов грунта по текстуре от песка до бентонита. Все показывают линейную зависимость, когда содержание воды отображается в зависимости от логарифма всасывания. Наклон характеристики легко получить для использования при расширенной идентификации почвы.

Ключевые слова

характеристика почвенной воды охлажденное зеркало точка росы расширенная идентификация почвы

Это предварительный просмотр содержания подписки,

войдите в систему

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Ссылки

  1. Кэмпбелл Г.С. (1988) Измерение потенциала почвенной воды: обзор, Irrig Sci 9: 265–273

    CrossRefGoogle Scholar
  2. Кэмпбелл Г.С., Гарднер WH (1971) Психрометрическое измерение водного потенциала почвы: температура и эффекты объемной плотности, Soil Sci Soc Am Proc 35: 8–12

    CrossRefGoogle Scholar
  3. Gee GW, Campbell MD, Campbell GS, Campbell JH (1992) Быстрое измерение низкого потенциала воды в почве с помощью измерителя активности воды. Soil Sci Soc Am J 56: 1068–1070

    CrossRefGoogle Scholar
  4. Gee GW, Ward AL, Zhang ZF, Campbell GS, J Mathison (2002) Влияние гидравлической неравновесности на данные прижимной плиты, Vadose Zone J 1: 172– 178

    CrossRefGoogle Scholar
  5. Greenspan L (1977) Фиксированные точки влажности бинарных насыщенных водных растворов, J Res Nat Bureau Stds - A. Физика и химия 81A: 89–96

    MathSciNetGoogle Scholar
  6. Leong E – C, Tripathy S , Rahardjo H (2003) Измерение полного всасывания ненасыщенных грунтов с помощью устройства, использующего метод точки росы с охлажденным зеркалом, Geotechnique 53: 173–182

    CrossRefGoogle Scholar
  7. Лу Н., Ликос В.Дж. (2004) Механика ненасыщенных почв.Wiley, Hoboken, NJ

    Google Scholar
  8. McKeen RG (1992) Модель для прогнозирования экспансивного поведения почвы. В: 7-я Международная конференция по обширным почвам, Даллас, 1: 1–6

    Google Scholar
  9. Rawlins SL, Campbell GS (1986) Водный потенциал: термопарная психрометрия. В кн .: Методы анализа почв, ч. 1, 2-е изд. Agron Monogr 9: 597–618, Madison, WI

    Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer-Verlag 2007

Авторы и аффилированные лица

  1. 1.Decagon Devices Inc.PullmanUSA

Может ли точка росы быть выше температуры? - Mvorganizing.org

Может ли точка росы быть выше температуры?

Может ли у вас когда-нибудь точка росы выше температуры? Поскольку относительная влажность не может превышать 100%, точка росы никогда не может быть выше температуры. Хотя конденсация всегда происходит, когда воздух насыщен, это не обязательно приводит к образованию тумана.

Почему точка росы всегда ниже температуры?

Точка росы всегда ниже (или равна) температуре воздуха. когда водяной пар удаляется из воздуха так быстро, что жидкие капли воды вырастают до размеров, выпадающих из облака.

Что произойдет, если теплый воздух остынет и температура упадет до точки росы?

Пояснение: Образование облаков происходит, когда теплый воздух охлаждается и температура падает до точки росы. Точку росы можно описать как температуру, которая возникает, когда воздух насыщается водяным паром.Всегда было известно, что образование облаков происходит, когда температура опускается до точки росы.

Что произойдет, если точка росы ниже точки замерзания?

Когда температура опускается ниже нуля и температура достигает точки росы или инея, лед на земле называется инеем или замерзшей росой. Это происходит, когда точка росы (теперь называемая точкой замерзания) ниже точки замерзания. Когда этот иней образуется, водяной пар переходит прямо в твердое состояние.

Может ли точка росы быть нулевой?

Точка росы может упасть ниже нуля так же, как и температура.Точка росы - это температура, до которой воздух должен быть охлажден, чтобы произошло насыщение, поэтому в вашем примере температура должна упасть до 6 ниже нуля, чтобы произошла конденсация.

Как вы поддерживаете температуру точки росы?

Конденсацию можно предотвратить путем: увеличения температуры защищаемого объекта, поддерживая ее выше температуры точки росы. снижение температуры точки росы воздуха вокруг объекта, например, путем внедрения системы сушки воздухом.

Почему точка росы важна в системах сжатого воздуха?

Точка росы - это температура, при которой ваш сжатый воздух становится насыщенным.Этот воздух не может удерживать дополнительный водяной пар, поэтому пар начинает конденсироваться. В других областях вы можете работать с очень низкими температурами, когда воздух в трубах может замерзнуть, что приведет к отключению.

Что происходит, когда воздух, достигший точки росы, охлаждается дальше?

Что происходит, когда воздух, достигший точки росы, охлаждается дальше? Когда воздух охлаждается дальше точки росы, они становятся облаками, туманом или росой, потому что поток водяного пара «конденсируется».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *