Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха
Содержание
Вещества могут переходить из твёрдого состояния в жидкое, а из жидкого — в газообразное. Последнее превращение называют парообразованием, которое может проходить путем испарения или кипения.
Кипение происходит при определённой температуре для каждой жидкости. А вот испарение жидкости, напротив, происходит при любой ее температуре.
Значит, испарение на нашей планете происходит непрерывно: испаряется вода с поверхностей озер, океанов, рек, различной растительности и т. д. Вследствие этого воздух в нашей атмосфере всегда содержит в себе водяные пары.
Влажность — это понятие, которое характеризует содержание водяного пара в атмосфере. В данном уроке мы разберем понятия абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы, познакомимся с приборами для измерения влажности воздуха.
Абсолютная и относительная влажность
Количество водяных паров в воздухе при определенной температуре определяет степень влажности. Но как эту степень оценить? В этом нам помогут два новых определения: абсолютная влажность и относительная влажность.
Абсолютная влажность $rho$ — это физическая величина, показывающая, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом $1 space м^3$ при данных условиях, т. е. плотность водяного пара.
$rho = frac$.
Обратите внимание, что, рассчитывая плотность различных веществ, мы использовали стандартную единицу измерения — $frac$. Для абсолютной влажности принято применять внесистемную единицу измерения плотности — $frac$.
Степень влажности определяется фактором того, насколько водяной пар близок или далек от состояния насыщения.
- Чем больше в воздухе водяных паров, тем ближе пар к состоянию насыщения
- Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения
Вспомним: насыщенным называют пар, который находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Число молекул, вылетающих из жидкости, становится равно числу молекул, возвращающихся в нее.
Соответственно, зная только абсолютную влажность, нельзя сказать сухой это воздух или влажный, насколько он близок к состоянию насыщения.
Чаще всего водяной пар, содержащийся в воздухе, является ненасыщенным. Если бы водяной пар в воздухе был всегда насыщенным, то все, что находится на земной поверхности, никогда бы не высыхало.
Относительная влажность воздуха $varphi$ — это отношение абсолютной влажности воздуха $rho$ к плотности $rho_0$ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
$varphi = frac cdot 100 %$.
Т.е., относительная влажность характеризует процентное содержание влаги в воздухе. Наиболее благоприятной для человека считается относительная влажность воздуха $40-60 %$.
Точка росы
В любом случае в воздухе находится водяной пар. Если мы будем понижать температуру воздуха, то при определенной температуре сможем довести пар, содержащийся в нем, до состояния насыщения.
Если после этого продолжать снижать температуру, то пар начнет конденсироваться. В итоге, образуется туман, и выпадают капельки росы. Здесь у нас появляется еще одна новая величина, которая тоже характеризует влажность воздуха, — точка росы.
Точка росы — это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.
Влажность воздуха измеряют с помощью специальных приборов: конденсационных и волосных гигрометров и психрометров.
Конденсационный гигрометр
Рассмотрим устройство и принцип работы конденсационного гигрометра (рисунок 1). С помощью него можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы.
В его основе — небольшая металлическая коробка 1. Ее передняя стенка 2 окружена кольцом 3. Поверхности этих элементов хорошо отполированы. Между ними помещена теплоизолирующая прокладка 4. К самой коробке присоединена резиновая груша 5. Внутрь коробки вставлен термометр 6.
Заполним коробку, например, эфиром. Вы уже знаете, что эта жидкость достаточно быстро испаряется. Начнём продувать воздух через коробку с помощью груши. Так мы ускорим испарение эфира, коробка быстро охладится. Вскоре на полированной поверхности появятся капельки росы.
Отметим температуру, которая наблюдается в данный момент. Так мы определили точку росы. Именно в этот момент пар стал насыщенным.
Далее, используя специальные таблицы, можно определить абсолютную влажность воздуха.
Вид обычного лабораторного гигрометра представлен на рисунке 2.
Волосной гигрометр
Из названия этого прибора можно догадаться, что где-то в его устройстве присутствует волос. И, действительно, действие волосного гигрометра (рисунок 3) основано на одном интересном свойстве человеческого волоса. Дело в том, что при увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется.
На шкале этого прибора уже отмечены величины относительной влажности воздуха. При увеличении относительной влажности волос удлиняется, а при уменьшении — укорачивается. При этом стрелка двигается вдоль шкалы, указывая на величину относительной влажности воздуха.
Психрометр
Психрометр (от латинского психрос — холодный, метрио — измерять) представлен на рисунке 4.
Этот прибор состоит из двух термометров. Конец одного из них обмотан тканью и опущен в воду. Вода испаряется, термометр охлаждается. Термометры будут показывать разные значения.
Испарение проходит менее интенсивно при большой относительной влажности, и более интенсивно при малой относительной влажности. Чтобы оценить ее, нужно зафиксировать разность температур на термометрах. Для них также существуют специальные таблицы, из которых можно узнать величину относительной влажности воздуха.
Влажность в окружающем мире
Влажность воздуха важна как в природе, так и в быту человека. Изначально, наше самочувствие часто зависит от этого показателя. Ведь интенсивность испарения влаги с нашего кожного покрова определяется влажностью воздуха. Низкая влажность может приводить к пересыханию слизистых оболочек, проблемам с кожей и волосами, а очень высокая — к ухудшению общего физического состояния.
Влажность воздуха влияет на теплообмен многих организмов с окружающей средой, на жизнь животных и растений. Когда люди выращивают растения в теплицах или оранжереях, им необходимо знать и контролировать влажность воздуха. Таким образом поддерживается нужный режим для их роста и жизнедеятельности.
Значение влажности воздуха играет большую роль в метеорологи для прогнозов погоды. При работе различной техники важно учитывать влажность — при высоких показателях быстрее возникает коррозия. При хранении важных произведений искусств и книг также следят за влажностью.
конспект урока и презентация 8 класс » Влажность воздуха.Измерение влажности воздуха»
план-конспект урока по физике (8 класс) по теме
урок 8 класс » Влажность воздуха.Измерение влажности воздуха»
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| otkrytyy_urok_8_klass.docx | 649.76 КБ |
| vlazhnost_vozdukha_8_klass2.pptx | 2.59 МБ |
Предварительный просмотр:
Учитель физики Лаврентьева Оксана Викторовна
Открытый» урок по ФИЗИКЕ для 8 класса на тему:
«Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха. »
Цели урока: познакомить учащихся с новыми понятиями — абсолютная и относительная влажность, точка росы; со способами измерения влажности; ознакомить с приборами для измерения влажности воздуха.
- Сформировать представление об абсолютной и относительной влажности воздуха, точке росы.
- Продемонстрировать различные способы измерения влажности воздуха при рассмотрении приборов для ее измерения — гигрометра, психрометра.
- Организовать деятельность учащихся по приобретению новых знаний.
- Вызвать интерес учащихся к занятию, придать ему поисково-творческий характер.
- Развивать у учащихся потребность в творческой деятельности, в самовыражении через различные виды работы.
- Развивать умение анализировать информацию, пользоваться таблицами, справочниками.
- Развивать умение видеть физические явления в окружающем мире.
Показать важность понятия влажности воздуха в жизнедеятельности человека.
Тип урока: Комбинированный урок
Оборудование : компьютер и мультимедиа-проектор, презентация к уроку «Влажность воздуха», психрометрическая таблица, таблица зависимости давления и плотности насыщенного пара при различной температуре, изображение гигрометра и психрометра, психрометр, губка, миска с водой ,пипетка, термометры для эксперимента.
Используемые НОТ на уроке : ЦОР: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b5279-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/index_listing.html
ИКТ, презентация, здоровьесберегающая, технология развивающего обучения, развитие ассоциативно-образного мышления, технология критического мышления.
3. Объяснение нового материала.
4. Практическая работа «Определение относительной влажности в кабинете физики».
5. Первичное закрепление изученного материала.
6. Подведение итогов урока.
- Организационный момент
- Актуализация знаний
Учитель: Добрый день уважаемые ребята Послушайте загадку , и скажите, о каком явлении идёт речь
Ответ учащихся: Речь идёт о тумане.
Туман представляет собой скопления мелких капелек воды.
Туман часто образуется в низинах, оврагах, болотистых местах, где воздух достаточно влажный.
Сегодня мы будем говорить о влажности воздуха.
Откройте, пожалуйста, ваши тетради, запишите число… и тему «Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха».
Учитель : Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров. Даже над пустыней воздух никогда не бывает абсолютно сухим.
Проделаем следующий эксперимент: возьмите губку и сожмите ее. Ничего не произошло. Теперь капните на нее из пипетки и сожмите опять. Результат тот же. Положите губку в кювету с водой, подождите чуть – чуть и сожмите снова. Что вы видите? из губки капает вода. Положите губку опять в кювету и переверните ее несколько раз .
Как вы думаете, что произойдет, если сейчас поднять губку? (Выслушиваются ответы учащихся).
Проверим. Поднимите губку и посмотрите на дно .
Почему из нее начала капать вода ? Попробуйте объяснить данный эксперимент (Выслушиваются ответы учащихся).
Воздух можно сравнить с губкой в том смысле, что оба могут запасать воду. Сухая губка – сухой воздух, не содержащий водяных паров. Одна капля воды для губки – это слишком мало, однако после того, как губка полежала в воде, она намокла сильнее и впитала в себя больше воды, в последнем же случае губка намокла до насыщения. Когда губка не смогла больше запасать в себе воду, то вода сама начала капать из нее. Как и губка, воздух тоже может запасать в себе воду в виде пара, и чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения.
Какой пар называют насыщенным?
Какой пар называют ненасыщенным?
Что подразумевают под « динамическим равновесием между паром и жидкостью»?
- Изучение нового материала
– А что именно мы можем узнать про влажность воздуха? Какие вопросы можем поставить?
Итак, цель нашего урока: рассмотреть понятие абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы и ознакомиться с приборами для измерения влажности воздуха, научиться пользоваться психрометром для измерения относительной влажности.
Если есть какой-нибудь предмет, который представляет интерес для всех, то это, вероятно погода. Говорят, что погода является самым величественным спектаклем на Земле, в котором участвуют только три актера: солнечная радиация, влага и воздух.
Сегодня мы будем говорить о главном природном актере – влажности воздуха (слайд 2) , т.к. именно от этой физической величины зависит погода, зависят многие физические явления и процессы:
– процесс испарения;
– конденсации;
– теплообмена;
– количество осадков;
– появление узоров на окнах, запотевание окон, появление тумана, росы, инея, количество разнообразных осадков (снега, града, дождя).
Что же такое ВЛАЖНОСТЬ воздуха?
Начнем наш разговор с того, что из курса географии вам известно, что поверхность Земли покрыта на две трети водой .
Вода занимает около 70,8 % земного шара.
Живые организмы содержат от 50 до 99,7 % воды.
В атмосфере находится около 13-15 тыс. куб. км воды.
С поверхности морей, рек, водоемов самопроизвольно, непрерывно и при любой температуре происходит испарение, вследствие чего в окружающем нас воздухе постоянно находится водяной пар (в среднем в атмосфере содержится 24*10 16 м 3 водяного пара). Влажность воздуха говорит о наличии водяного пара в атмосфере. Как вы понимаете, чем больше водяного пара будет содержаться в атмосфере при данной температуре, тем больше будет влажность воздуха, тем ближе пар будет к состоянию насыщения.
Влажность воздуха – это содержание водяного пара в атмосфере .
Как же определить влажность воздуха?
При определении содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м 3 при данных условиях, т.е. плотность водяного пара, измеряемого в г/м 3 . (слайд 4) ,
Существуют специальная таблица в которой для каждого значения температуры и давления приводится значение плотности насыщенного водяного пара. Такая таблица находится в сборниках задач по физике авторов Лукашик и Рымкевич.
Для суждения о степени влажности важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности (слайд 5) ,
Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ 0 насыщенного водяного пара при той же температуре. φ выражается в процентах.
Относительную влажность можно определить по формуле:
Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре пар, находящийся в воздухе можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начинает конденсироваться в виде росы. Появляется туман, выпадает роса. (слайд 6) ,
Температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным в процессе охлаждения, называют точкой росы.
По точке росы с помощью специальных таблиц можно определить абсолютную влажность ρ. По заданной температуре воздуха можно определить с помощью этих же таблиц плотность насыщенного пара ρ 0 , а затем по формуле (1) определяют относительную влажность воздуха.
От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значения для поддержания температуры тела постоянной.
Благоприятная для человека относительная влажность воздуха 40-60%. Такую влажность поддерживают в производственных помещениях, на борту космического корабля.
Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды, т.к. конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты в атмосферу. И наоборот, испарение сопровождается поглощением теплоты.
В ткацком, кондитерском, печатном и других производствах для нормального течения процессов необходима определённая влажность.
Хранение произведений искусства, книг, музыкальных инструментов требует поддержания влажности на необходимом уровне. (слайд 7) ,
Учитель: Для измерения относительной влажности используют такие приборы как гигрометр и психрометр( слайд8) ,
1. Гигрометры (волосной и конденсационный) ( слайд 9). Внимательно посмотрите на экран, назовите и покажите основные элементы гигрометра. Действие волосного гигрометра основано на том, что обезжиренный человеческий волос в условиях большой влажности удлиняется, а при низкой влажности его длина уменьшается( слайд 10). . К концу волоса прицеплен груз, при изменении длины он поворачивает блок со стрелкой. Конец стрелки показывает относительную влажность по шкале. В учебнике прочитайте принцип работы конденсационного гигрометра и кратко расскажите об этом. ( слайд 11).
Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с дистиллированной водой. Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.
По значению относительной влажности мы можем судить о состоянии окружающего нас воздуха.
Учитель: А как измерить влажность воздуха, если нет специального прибора, а только комнатный термометр?
Оборудование: Термометр лабораторный, кювета с водой, кусочек бинта.
Определите самостоятельно относительную влажность воздуха в кабинете, пользуясь термометром. Для этого проделайте следующее:
- Измерьте температуру воздуха в классе и запишите в тетради.
- Смочите кусочек бинта и оберните им резервуар термометра. Следите за понижением температуры. Как только оно прекратится, запишите показания.
- Найдите разность температур сухого и влажного термометра и, пользуясь психометрической таблицей, определите относительную влажность воздуха в кабинете.
Помните, что термометр – стеклянный, с ним нужно обращаться осторожно и бережно. После выполнения задания обязательно положите термометр в футляр. Для более точного определения температуры расположите термометр так, чтобы столбик термометра оказался на уровне глаз.
Выполните тест http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/669b5279-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/index_listing.html
- В воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара.
- Плотность водяного пара в данных условиях называют абсолютной влажностью воздуха
- В зависимости от температуры воздух может удерживать различное количество водяных паров; чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара требуется воздуху для насыщения.
- Степень насыщенности воздуха водяными парами называют относительной влажностью, или отношение …………
- Если ненасыщенный воздух охлаждать, то он становится насыщенным при некоторой температуре и начинает конденсироваться – выпадает роса; температура в этом случае называется точкой росы.
VI . Итог урока: урок завершен, всем огромное спасибо за работу (комментирую оценки за урок).
Рефлексия: У вас на столе у каждого есть табличка