Физика › 8 класс › Изменение агрегатных состояний вещества

Тема 19Влажность воздуха

★★★

Термины темы — найди их в тексте:Точка росыАбсолютная влажностьОтносительная влажностьВолосной гигрометрКонденсационный гигрометрПсихрометр

Вода испаряется с морей, рек, листьев растений, а потом выпадает дождём и снегом. В воздухе всегда есть водяной пар.

Круговорот воды в природе Иллюстрация: light-fizika.ru

Определение

Абсолютная влажность воздуха $\rho$ — плотность водяного пара в воздухе: масса пара (в граммах) в $1\ \text{м}^3$ воздуха.

При каждой температуре пара в воздухе может быть не больше, чем в насыщенном паре. Плотность насыщенного пара $\rho_0$ растёт с температурой.

Плотность насыщенного водяного пара

$t$ , °C	−5	0	5	10	12	14	16	18	20	22	25
$\rho_0$ , г/м³	3,2	4,8	6,8	9,4	10,7	12,1	13,6	15,4	17,3	19,4	23,0

С ростом температуры плотность насыщенного пара быстро растёт Иллюстрация: light-fizika.ru

Мокрое полотенце сохнет тем быстрее, чем дальше пар в воздухе от насыщения. Насколько далеко — показывает относительная влажность.

Определение

Относительная влажность $\varphi$ — отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного пара при той же температуре, в процентах.

\varphi=\frac{\rho}{\rho_0}\cdot100\,\%

Человеку комфортно при влажности 40–60 %. При низкой влажности быстро сохнут вещи и пересыхает кожа, при высокой — душно, пот плохо испаряется.

Точка росы

Если воздух охлаждать, количество пара в нём не меняется, а $\rho_0$ уменьшается — относительная влажность растёт. При какой-то температуре она станет 100 %: пар насыщенный. Дальнейшее охлаждение — и пар конденсируется: выпадает роса, появляется туман.

Определение

Точка росы — температура, при которой водяной пар в воздухе становится насыщенным.

Линия насыщения: выше неё пар конденсируется в воду Иллюстрация: light-fizika.ru

Приборы для измерения влажности

Волосной гигрометр: обезжиренный волос удлиняется во влажном воздухе и укорачивается в сухом, стрелка показывает влажность.
Конденсационный гигрометр: полированную стенку охлаждают испаряющимся эфиром и замечают, при какой температуре она запотеет, — это точка росы.
Психрометр: два термометра, сухой и влажный. Чем суше воздух, тем сильнее испарение и тем больше разность показаний.

Волосной гигрометр, конденсационный гигрометр, психрометр Иллюстрация: light-fizika.ru

Психрометрическая таблица: относительная влажность, %

Сухой, °C	Δ0	Δ1	Δ2	Δ3	Δ4	Δ5	Δ6	Δ7	Δ8
10	100	88	76	65	54	44	34	24	14
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20
14	100	89	79	70	60	51	42	34	25
15	100	90	80	71	61	52	44	36	27
16	100	90	81	71	62	54	46	37	30
18	100	91	82	73	65	56	49	41	34
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43
25	100	92	84	77	70	63	57	50	44

Δ — разность показаний сухого и влажного термометров, °C.

Как пользоваться психрометром

Сухой термометр показывает $20\,{}^\circ\text{C}$ , влажный — $16\,{}^\circ\text{C}$ . Разность $\Delta=4\,{}^\circ\text{C}$ . В строке «20» и столбце «Δ4» находим: $\varphi=66\,\%$ .

Образ для запоминания

Влажность — «насколько полон стакан»: $\rho$ — сколько пара есть, $\rho_0$ — сколько помещается при этой температуре. Охладили воздух — «стакан» стал меньше, и лишний пар «переливается» росой.

⚗ Мини-опыт

Задайте показания сухого термометра и разность показаний. Найдите по психрометрической таблице влажность и проверьте себя. Сделайте разность нулевой — что это значит?

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Что показывает относительная влажность?

\varphi=\rho/\rho_0\cdot100\,\%

— доля от «возможного максимума».

2Показания сухого и влажного термометров одинаковы. Какова влажность?

Испарения нет — воздух насыщен паром.

3Что происходит с относительной влажностью, если воздух охлаждать?

Пара столько же, а

\rho_0

при охлаждении уменьшается.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

В $1\ \text{м}^3$ воздуха при $20\,{}^\circ\text{C}$ содержится 8,65 г водяного пара. Какова относительная влажность?
Ответ
$\varphi=\dfrac{8{,}65}{17{,}3}\cdot100\,\%=50\,\%$ .
Как получилось?
Сухой термометр показывает $20\,{}^\circ\text{C}$ , влажный — $16\,{}^\circ\text{C}$ . Найдите влажность по таблице.
Ответ
$\Delta=4\,{}^\circ\text{C}$ , $\varphi=66\,\%$ .
Как получилось?
Сухой термометр показывает $15\,{}^\circ\text{C}$ , влажный — тоже $15\,{}^\circ\text{C}$ . Какова влажность?
Ответ
100 %.
Как получилось?
Абсолютная влажность воздуха 9,4 г/м³. До какой температуры нужно охладить воздух, чтобы выпала роса?
Ответ
До $10\,{}^\circ\text{C}$ — при ней $\rho_0=9{,}4$ г/м³.
Как получилось?
Сухой термометр показывает $25\,{}^\circ\text{C}$ , влажный — $19\,{}^\circ\text{C}$ . Какова влажность?
Ответ
$\Delta=6\,{}^\circ\text{C}$ , $\varphi=57\,\%$ .
Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

При $18\,{}^\circ\text{C}$ относительная влажность 50 %. Какова абсолютная влажность? Выпадет ли роса, если ночью станет $5\,{}^\circ\text{C}$ ?
Ответ
$\rho=0{,}5\cdot15{,}4=7{,}7$ г/м³; при $5\,{}^\circ\text{C}$ $\rho_0=6{,}8<7{,}7$ — роса выпадет.
Как получилось?
Сухой термометр показывает $22\,{}^\circ\text{C}$ , влажный — $18\,{}^\circ\text{C}$ . Найдите относительную и абсолютную влажность.
Ответ
$\Delta=4$ , $\varphi=68\,\%$ ; $\rho=0{,}68\cdot19{,}4\approx13{,}2$ г/м³.
Как получилось?
Вечером при $16\,{}^\circ\text{C}$ влажность 85 %. Выпадет ли роса, если ночью температура опустится до $12\,{}^\circ\text{C}$ ?
Ответ
$\rho=0{,}85\cdot13{,}6\approx11{,}6$ г/м³; при $12\,{}^\circ\text{C}$ $\rho_0=10{,}7<11{,}6$ — роса выпадет.
Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Точка росы

Температура, при которой пар в воздухе становится насыщенным.

Относительная влажность

\varphi=\dfrac{\rho}{\rho_0}\cdot100\,\%

Психрометр

Сухой и влажный термометры; чем суше воздух, тем больше разность показаний.

Комфортная влажность

40–60 %

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.

Сухой, °C	Δ0	Δ1	Δ2	Δ3	Δ4	Δ5	Δ6	Δ7	Δ8
10	100	88	76	65	54	44	34	24	14
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20
14	100	89	79	70	60	51	42	34	25
15	100	90	80	71	61	52	44	36	27
16	100	90	81	71	62	54	46	37	30
18	100	91	82	73	65	56	49	41	34
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43
25	100	92	84	77	70	63	57	50	44

Сухой, °C	Δ0	Δ1	Δ2	Δ3	Δ4	Δ5	Δ6	Δ7	Δ8
10	100	88	76	65	54	44	34	24	14
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20
14	100	89	79	70	60	51	42	34	25
15	100	90	80	71	61	52	44	36	27
16	100	90	81	71	62	54	46	37	30
18	100	91	82	73	65	56	49	41	34
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43
25	100	92	84	77	70	63	57	50	44

Сухой, °C	Δ0	Δ1	Δ2	Δ3	Δ4	Δ5	Δ6	Δ7	Δ8
10	100	88	76	65	54	44	34	24	14
12	100	89	78	68	57	48	38	29	20
14	100	89	79	70	60	51	42	34	25
15	100	90	80	71	61	52	44	36	27
16	100	90	81	71	62	54	46	37	30
18	100	91	82	73	65	56	49	41	34
20	100	91	83	74	66	59	51	44	37
22	100	92	83	76	68	61	54	47	40
24	100	92	84	77	69	62	56	49	43
25	100	92	84	77	70	63	57	50	44