Relativní vlhkost vzduchu se zvýšila 4krát. Sytá pára, var, vlhkost vzduchu
Vlhkost je měřítkem množství vodní páry ve vzduchu. Relativní vlhkost je množství vody obsažené ve vzduchu při dané teplotě ve srovnání s maximálním množstvím vody, které může být obsaženo ve vzduchu při stejné teplotě jako pára.
Jinými slovy, relativní vlhkost ukazuje, kolik vlhkosti je ještě potřeba ke kondenzaci za daných podmínek prostředí. Tato hodnota charakterizuje stupeň nasycení vzduchu vodní párou. Při výpočtu optimální vlhkosti vzduchu v místnosti hovoříme konkrétně o relativní vlhkosti.
- Například při teplotě 21 °C může jeden kilogram suchého vzduchu obsahovat až 15,8 g vlhkosti. Pokud 1 kg suchého vzduchu obsahuje 15,8 g vody, pak je relativní vlhkost 100 %. Pokud stejné množství vzduchu obsahuje 7,9 g vody při stejné teplotě, pak v porovnání s maximálním možným množstvím vlhkosti bude poměr: 7,9/15,8 = 0,50 (50 %). Relativní vlhkost takového vzduchu tedy bude 50 %.
Jaká vlhkost je optimální?
Ideální vlhkost v obytném prostoru je 40-60%. V letních měsících je vzduch dostatečně zvlhčen (při zvláště deštivém počasí může relativní vlhkost dosahovat 80-90%), není tedy potřeba dalších způsobů zvlhčování.
V zimě však systémy ústředního vytápění a další topná zařízení vedou k suchý vzduch. Intenzivní ohřev totiž zvyšuje teplotu, ale nezvyšuje množství vodní páry. To způsobuje zvýšené odpařování vlhkosti odkudkoli: z pokožky a těla, pokojových rostlin a dokonce i nábytku. Relativní vlhkost v bytech v zimě nebývá vyšší než 15 %. To je ještě méně než na Sahaře! Tam je relativní vlhkost 25%.
Tabulka optimální vlhkost ukazuje, jak nedostatečná je 15% úroveň:
Jak dosáhnout optimální vlhkosti?
Jediná rada je zvlhčit místnost.
Existuje mnoho „lidových“ metod hydratace. V místnosti můžete například pověsit mokré ručníky a hadry. Umístěte nádrž na vodu na ohřívač. Odpařování vody dříve nebo později povede ke zvýšení vlhkosti vzduchu. Pro ochranu klavíru před vysycháním se dříve doporučovalo umístit dovnitř sklenici s vodou. Možností pro ty, kteří nešetří, je dekorativní fontána v místnosti.
Tyto metody jsou však nepohodlné a neúčinné. Pomocí sklenice s vodou není možné výrazně zvýšit vlhkost vzduchu v místnosti. Plechovka na radiátoru a ručníky na provazech navíc nevypadají příliš esteticky.
Nejúčinnějším a nejpraktičtějším způsobem zvýšení vnitřní vlhkosti je instalace zvlhčovač. Toto klimatizační zařízení je schopno udržovat přesně specifikovanou úroveň zvlhčování, navíc je levné a snadno se používá. A nová generace zvlhčovačů sama řídí optimální vlhkost.
Vzduch je do určité míry naplněn vodní párou. Jeho množství je charakterizováno takovým indikátorem, jako je vlhkost. Může být absolutní a relativní. První ukazatel udává objem vody obsažený v jednom krychlovém metru vzduchu. Druhý člen se používá k určení poměru mezi maximálním možným množstvím páry a skutečným množstvím. Pokud je určena vlhkost vzduchu v interiéru, jedná se o relativní ukazatel.
Proč měřit a kontrolovat vlhkost v interiéru?
Vlhkost v domě přímo ovlivňuje zdraví a pohodu všech jeho obyvatel. Pokud ukazatele neodpovídají normě, trpí nejen lidé, ale i pokojové rostliny, nábytek a další věci. Množství vodní páry v prostředí není stabilní a neustále se mění v závislosti na ročním období.
Proč je suchý vzduch nebezpečný?
Nízká vnitřní vlhkost je velmi často pozorována během topné sezóny. To vede k tomu, že člověk rychle ztrácí vodu kůží a dýchacími cestami. V důsledku těchto negativních jevů jsou pozorovány následující účinky:
- snížená elasticita a suchost kůže, která je doprovázena výskytem mikrotrhlin, vede k rozvoji dermatitidy;
- vysychání sliznice očí vede k zarudnutí, pálení a slzení očí;
- krev ztrácí část své kapalné složky, což snižuje rychlost jejího pohybu a vytváří další tlak na srdce;
- osoba trpí bolestmi hlavy, cítí se unavená a ztrácí normální výkonnost;
- zvyšuje se viskozita žaludeční šťávy, což zhoršuje trávení;
- dochází k vysychání sliznic dýchacích cest, což oslabuje lokální imunitu;
- zvýšení koncentrace patogenních mikroorganismů ve vzduchu, které jsou obvykle neutralizovány kapkami vzduchu.
Pro měření vzduchu v bytě stačí pořídit si nejjednodušší přístroj, který bývá kombinován s teploměrem nebo hodinami. Má malou chybu 3-5%, což není kritické.
Pomocí sklenice vody
Pro zjištění vlhkosti vzduchu je potřeba naplnit běžnou sklenici vodou a umístit ji na 3 hodiny do lednice, aby se tekutina ochladila na 3-5°C. Nádoba se vyjme a položí na stůl mimo topná zařízení. Několik minut pozorujte stěny skla, kde detekují výskyt kondenzace ve formě kapiček vody. Výsledky experimentu jsou vyjádřeny takto:
- sklo rychle zaschlo - vlhkost je snížena;
- stěny zůstaly zamlžené - byly splněny normy vlhkosti v místnosti;
- Po skle začala stékat voda – vlhkost se zvýšila.
Assmannův stůl
Stůl Assmann je určen pro stanovení vlhkosti pomocí psychrometru Skládá se ze dvou teploměrů - běžného a jednoho s funkcí zvlhčování. Ukazatele naměřené druhým zařízením budou o něco nižší Vlhkost vzduchu se určuje pomocí speciální tabulky pomocí získaných hodnot.
Pomocí jedlové šišky
Vezměte obyčejnou jedlovou šišku a umístěte ji daleko od topných zařízení. Na suchém vzduchu se jeho šupiny otevřou a na vlhkém se pevně scvrknou.
Obecně uznávané standardy
Normy vnitřní vlhkosti závisí na jejím účelu a ročním období. Dodržování doporučených parametrů zajistí dobrý zdravotní stav a neovlivní negativně imunitu člověka.
Standardy pro byt
Pro byt jsou všechny normy týkající se klimatických parametrů uvedeny v GOST 30494-96. Podle tohoto dokumentu by se vlhkost vzduchu v chladném období měla pohybovat od 30-45% a v teplém období - 30-60%. I přes uvedené hodnoty může být ukazatel 30 % lidským tělem špatně vnímán. Proto lékaři doporučují udržovat parametry 40-60%, které jsou považovány za optimální v kteroukoli roční dobu.
Standardy pro dětský pokoj
Dětský organismus není schopen správně fungovat při nízké vlhkosti vzduchu. To vede k rychlému vysychání sliznic, což může vést ke snížení lokální imunity.
Pracoviště
Úroveň vlhkosti na pracovišti závisí na specifikách práce. Například u kancelářských pracovníků je to 40–60 %.
Jak normalizovat vnitřní mikroklima?
Aby bylo vnitřní mikroklima pohodlné pro život, musíte použít následující tipy:
- použití zvlhčovačů vzduchu. Nepostradatelné během topné sezóny v každé místnosti;
- pravidelné větrání;
- zvýšení počtu pokojových rostlin;
- dostupnost odsávací ventilace. Přívodní digestoř zásobí místnost čerstvým vzduchem a normalizuje množství vodní páry;
- v některých případech se doporučuje používat speciální odvlhčovače vybavené absorpčními látkami;
- V obytných prostorách je zakázáno sušit prádlo, které negativně ovlivňuje jejich mikroklima.
Video: Jak měřit vlhkost vzduchu
- Domov
- Klimatizace
Tento video tutoriál je k dispozici na základě předplatného
Už máte předplatné? Přihlášení
I-17="">Nasycená pára, vlhkost vzduchu
Dnešní lekci budeme věnovat probírání pojmu vlhkost vzduchu a metodám jejího měření. Hlavním jevem ovlivňujícím vlhkost vzduchu bude proces odpařování vody, o kterém jsme již hovořili dříve, přičemž nejdůležitějším pojmem, který budeme používat, bude sytá a nenasycená pára.
Pokud rozlišujeme různé stavy páry, budou určeny interakcí, ve které se pára nachází se svou kapalinou. Pokud si představíme, že nějaká kapalina je v uzavřené nádobě a dojde k procesu vypařování, tak tento proces dříve nebo později dospěje do stavu, kdy odpařování ve stejných časových intervalech bude kompenzováno kondenzací a tzv. dynamickou rovnováhou. kapalina s její párou (obr. 1) .
Rýže. 1. Sytá pára
Definice.Nasycená pára je pára, která je v termodynamické rovnováze se svou kapalinou. Pokud pára není nasycená, pak k takové termodynamické rovnováze nedochází (obr. 2).
Rýže. 2. Nenasycená pára
Pomocí těchto dvou pojmů popíšeme tak důležitou vlastnost vzduchu, jako je vlhkost.
Definice.Vlhkost– hodnota udávající obsah vodní páry ve vzduchu.
Nabízí se otázka: proč je důležité brát v úvahu pojem vlhkost a jak se vodní pára dostává do vzduchu? Je známo, že většinu zemského povrchu zabírá voda (Světový oceán), z jejíhož povrchu neustále dochází k vypařování (obr. 3). Samozřejmě v různých klimatických pásmech je intenzita tohoto procesu různá, což závisí na průměrné denní teplotě, přítomnosti větrů apod. Tyto faktory určují skutečnost, že v určitých místech je proces odpařování vody intenzivnější než její kondenzace. a na některých místech je to naopak. V průměru lze tvrdit, že pára, která se tvoří ve vzduchu, není nasycená a je třeba popsat její vlastnosti.
Rýže. 3. Odpařování kapaliny (Zdroj)
Pro člověka je vlhkost velmi důležitým parametrem prostředí, protože naše tělo velmi aktivně reaguje na její změny. Například mechanismus pro regulaci fungování těla, jako je pocení, přímo souvisí s teplotou a vlhkostí prostředí. Při vysoké vlhkosti jsou procesy odpařování vlhkosti z povrchu pokožky prakticky kompenzovány procesy její kondenzace a je narušen odvod tepla z těla, což vede k poruchám termoregulace. Při nízké vlhkosti převládají procesy odpařování vlhkosti nad kondenzačními a tělo ztrácí příliš mnoho tekutin, což může vést k dehydrataci.
Množství vlhkosti je důležité nejen pro člověka a další živé organismy, ale také pro plynulost technologických procesů. Například díky známé vlastnosti vody vést elektrický proud může její obsah ve vzduchu vážně ovlivnit správný chod většiny elektrických spotřebičů.
Pojem vlhkost je navíc nejdůležitějším kritériem pro hodnocení povětrnostních podmínek, které každý zná z předpovědí počasí. Stojí za zmínku, že pokud srovnáme vlhkost v různých ročních obdobích v našich obvyklých klimatických podmínkách, je vyšší v létě a nižší v zimě, což souvisí zejména s intenzitou odpařovacích procesů při různých teplotách.
Absolutní vlhkost vzduchu
Hlavní vlastnosti vlhkého vzduchu jsou:
- hustota vodní páry ve vzduchu;
- relativní vlhkost vzduchu.
Vzduch je složený plyn a obsahuje mnoho různých plynů, včetně vodní páry. Pro odhad jejího množství ve vzduchu je nutné určit, jakou hmotnost má vodní pára v určitém přiděleném objemu – tato hodnota je charakterizována hustotou. Hustota vodní páry ve vzduchu se nazývá absolutní vlhkost.
Definice.Absolutní vlhkost vzduchu- množství vlhkosti obsažené v jednom krychlovém metru vzduchu.
Označeníabsolutní vlhkost: (jak je obvyklé označení pro hustotu).
Jednotky měřeníabsolutní vlhkost: img="">
hmotnost páry (vody) ve vzduchu, kg (v SI) nebo g;
I-19="">Relativní vlhkost
K popisu takového vnímání byla zavedena následující veličina: relativní vlhkost.
Definice.Relativní vlhkost– hodnota udávající, jak daleko je pára od nasycení.
To znamená, že hodnota relativní vlhkosti, jednoduše řečeno, ukazuje následující: pokud je pára daleko od nasycení, pak je vlhkost nízká, pokud je blízko, je vysoká.
Označenírelativní vlhkost: .
Jednotky měřenírelativní vlhkost: %.
Vzorec výpočty relativní vlhkost:
Img="" i-20="">Kondenzační vlhkoměr
Jak je vidět ze vzorce, zahrnuje absolutní vlhkost, kterou již známe, a hustotu nasycených par při stejné teplotě. Vyvstává otázka: jak určit druhou hodnotu? Na to existují speciální zařízení. zvážíme kondenzačnívlhkoměr(obr. 4) je zařízení, které slouží k určení rosného bodu.
Definice.Rosný bod– teplota, při které se pára nasytí.
Rýže. 4. Kondenzační vlhkoměr (Zdroj)
Do nádoby zařízení se nalije snadno odpařující se kapalina, např. éter, vloží se teploměr (6) a nádobou se pomocí baňky (5) čerpá vzduch. V důsledku zvýšené cirkulace vzduchu začíná intenzivní odpařování éteru, teplota nádoby se tím snižuje a na zrcátku (4) se objevuje rosa (kapky zkondenzované páry). V okamžiku, kdy se na zrcadle objeví rosa, je teplota měřena pomocí teploměru, tato teplota je rosným bodem.
Co dělat se získanou hodnotou teploty (rosného bodu)? Existuje speciální tabulka, do které se zadávají údaje - jaká hustota nasycené vodní páry odpovídá každému konkrétnímu rosnému bodu. Za zmínku stojí užitečný fakt, že s rostoucím rosným bodem roste i hodnota odpovídající hustoty nasycených par. Jinými slovy, čím je vzduch teplejší, tím větší množství vlhkosti může obsahovat, a naopak, čím je vzduch chladnější, tím je maximální obsah par v něm nižší.
Vlasový vlhkoměr
Podívejme se nyní na princip fungování jiných typů vlhkoměrů, zařízení pro měření vlhkostních charakteristik (z řeckého hygros - „mokrý“ a metero - „měřím“).
Vlasový vlhkoměr(obr. 5) je zařízení pro měření relativní vlhkosti, ve kterém vlasy, například lidské, působí jako aktivní prvek.
Rýže. 5. Vlasový vlhkoměr (zdroj)
Působení vlasového vlhkoměru je založeno na vlastnosti odtučněných vlasů měnit svou délku při změně vlhkosti vzduchu (s rostoucí vlhkostí se délka vlasů zvětšuje, s klesajícím klesá), což umožňuje měřit relativní vlhkost. Vlasy jsou nataženy přes kovový rám. Změna délky vlasů se přenáší na šipku pohybující se po stupnici. Je třeba si uvědomit, že vlasový vlhkoměr neudává přesné hodnoty relativní vlhkosti a používá se především pro domácí účely.
Psychrometr
Pohodlnějším a přesnějším zařízením pro měření relativní vlhkosti je psychrometr (ze starořeckého ψυχρός - „studený“) (obr. 6).
Psychrometr se skládá ze dvou teploměrů, které jsou upevněny na společné stupnici. Jeden z teploměrů se nazývá mokrý, protože je obalený tkaninou cambric, která je ponořena v nádržce s vodou umístěnou na zadní straně přístroje. Z mokré tkaniny se odpařuje voda, což vede k ochlazení teploměru, proces snižování jeho teploty pokračuje, dokud není dosaženo stupně, dokud pára v blízkosti mokré tkaniny nedosáhne nasycení a teploměr začne ukazovat teplotu rosného bodu. Teploměr s mokrým teploměrem tedy ukazuje teplotu nižší nebo rovnou skutečné teplotě okolí. Druhý teploměr se nazývá suchý teploměr a ukazuje skutečnou teplotu.
Na těle přístroje je zpravidla také tzv. psychrometrický stůl (tab. 2). Pomocí této tabulky můžete určit relativní vlhkost okolního vzduchu z hodnoty teploty zobrazené suchým teploměrem a z rozdílu teplot mezi suchým a vlhkým teploměrem.
Nicméně i bez takové tabulky po ruce můžete přibližně určit množství vlhkosti pomocí následujícího principu. Pokud jsou údaje obou teploměrů blízko sebe, pak je odpařování vody z vlhkého téměř zcela kompenzováno kondenzací, tj. vlhkost vzduchu je vysoká. Pokud je naopak rozdíl v údajích teploměru velký, pak převažuje odpařování z mokré tkaniny nad kondenzací a vzduch je suchý a vlhkost nízká.
Tabulky vlhkostních charakteristik
Přejděme k tabulkám, které umožňují určit charakteristiky vlhkosti vzduchu.
Teplota,
Tlak, mm. rt. Umění.
Hustota páry
Do skleněné baňky se nalilo trochu vody a uzavřelo se zátkou. Voda se postupně odpařovala. Na konci procesu zůstalo na stěnách baňky pouze několik kapek vody. Obrázek ukazuje graf závislosti koncentrace na čase n molekuly vodní páry uvnitř baňky. Které tvrzení lze považovat za správné?
o 1) v sekci 1 je pára nasycená a v sekci 2 nenasycená
o 2) v sekci 1 je pára nenasycená a v sekci 2 je nasycená
o 3) v obou oblastech je pára nasycena
2. Úkol č. D3360E
Relativní vlhkost v uzavřené nádobě je 60 %. Jaká bude relativní vlhkost, když se objem nádoby při konstantní teplotě zmenší 1,5krát?
5. Úkol č. 4aa3e9
Relativní vlhkost v místnosti při teplotě 20°C
rovných 70 %. Pomocí tabulky tlaku nasycené vodní páry určete tlak vodní páry v místnosti.
o 1)21,1 mm Hg. Umění.
o 2)25 mm Hg. Umění.
o 3) 17,5 mmHg. Umění.
o 4)12,25 mm Hg. Umění.
32. Úkol č. e430b9
Relativní vlhkost v místnosti při teplotě 20°C je 70%. Pomocí tabulky hustoty nasycené vodní páry určete hmotnost vody v krychlovém metru místnosti.
o 3)1,73⋅10 -2 kg
o 4)1,21⋅10 -2 kg
33. Úkol č. DFF058
Na obrázku jsou obrázky: tečkovaná čára - graf tlaku nasycených par vody z teploty a souvislá čára - proces 1-2 vlivem změny tlaku páry vody.
Jak se mění tlak vodní páry, absolutní vlhkost vzduchu
1) zvýšit
2) klesá
3) ode mě ne
4) se může zvýšit nebo snížit
34. Úkol č. e430b9
K určení relativní vlhkosti vzduchu používají rozdíl mezi suchým a vlhkým teploměrem (viz ri-su-nok). Pomocí dané ri-sun-ka a tabulky psi-chro-met-ri-che-určete, jaká teplota (ve městech Cel-sia) se nazývá suchý teploměr, je-li relativní vlhkost vzduchu v místnosti -NII 60 %.
35. Úkol č. DFF034
V co-su-de pod pístem je nenasycená pára. Dá se znovu uvázat,
1) iso-bar-but-high-temp-pe-ra-tu-ru
2) přidání dalšího plynu do nádoby
3) zvyšte objem páry
4) snížení objemu páry
36. Úkol č. 9C5165
Relativní vlhkost v místnosti je 40%. Jak se vypracovat z koncentrace n mo-le-kul vody ve vzduchu místnosti a koncentrace mo-le-kul vody v nasycené vodní páře při stejné teplotě per-ra-tu-re?
1) n je 2,5krát menší
2) n je 2,5krát větší
3) n je o 40 % menší
4) o 40 % více
37. Úkol č. DFF058
Relativní vlhkost vzduchu ve válci pod pístem je 60 %. Vzduchová iso-ter-mi-che-ski byla stlačena, čímž se její objem zmenšil na polovinu. Stala se vysoká vlhkost vzduchu
38. Úkol č. 1BE1AA
V uzavřeném qi-lin-dri-che-sky so-su-de je vlhký vzduch o teplotě 100 °C. Abyste měli rosu na stěnách tohoto co-su-da, objem co-su-da je jednou 25. Jaká je aproximace počáteční absolutní vlhkosti vzduchu v co-su-de? Odpověď je uvedena v g/m 3 zaokrouhlená na celá čísla.
39. Úkol č. 0B1D50
Voda a její pára jsou dlouhodobě udržovány ve válcové nádobě pod pístem. Píst se začne vysouvat z nádoby. Teplota vody a páry přitom zůstává nezměněna. Jak se změní hmotnost kapaliny v nádobě? Vysvětlete svou odpověď uvedením fyzikálních zákonů, které jste použili k vysvětlení
40. Úkol č. C32A09
Voda a její pára jsou dlouhodobě udržovány ve válcové nádobě pod pístem. Píst se začne zatlačovat do nádoby. Teplota vody a páry přitom zůstává nezměněna. Jak se změní hmotnost kapaliny v nádobě? Vysvětlete svou odpověď uvedením fyzikálních zákonů, které jste použili k vysvětlení.
41. Úkol č. AB4432
V experimentu ilustrujícím závislost bodu varu na tlaku vzduchu (obr. A ), dojde k varu vody pod zvonem vzduchového čerpadla již při pokojové teplotě, pokud je tlak dostatečně nízký.
Použití grafu tlaku nasycená pára na teplotě (obr. b ), uveďte, jaký tlak vzduchu je třeba vytvořit pod zvonem čerpadla, aby se voda vařila při 40 °C. Vysvětlete svou odpověď uvedením toho, jaké jevy a vzorce jste použili k vysvětlení.
(A) | (b) |
42. Úkol č. E6295D
Relativní vlhkost vzduchu při t= 36 °C je 80 %. Tlak nasycených par při této teplotě p n = 5945 Pa. Jaká hmotnost páry je obsažena v 1 m 3 tohoto vzduchu?
43. Úkol č. 9C5165
Do teplé místnosti vešel z ulice muž s brýlemi a zjistil, že se mu zamlžily brýle. Jaká musí být venkovní teplota, aby k tomuto jevu došlo? Teplota v místnosti je 22°C a relativní vlhkost 50%. Vysvětlete, jak jste dostali odpověď. (K zodpovězení této otázky použijte tabulku pro tlak par vody.)
44. Úkol č. E6295D
V uzavřené místnosti je pára a určité množství vody. Jak se při izotermickém poklesu objemu změní následující tři veličiny: dávat -le-nie v co-su-de, hmotnost vody, hmotnost páry? Pro každý ve-li-chi-ny, definice co-from-the-ve-st znaku from-me-not:
1) se zvýší;
2) snížení;
3) ode mě ne.
Zapište si vybraná čísla pro každou fyzickou velikost do tabulky. Čísla v textu se mohou opakovat.
45. Úkol č. 8BE996
Absolutní vlhkost vzduchu v qi-lin-dri-che-su-de-su-de pod pístem je rovna . Teplota plynu v co-su-de je 100 °C. Jak a kolikrát je potřeba, aby iso-ter-mi-che-ski změnila objem co-su-da, aby se vytvořila na jejích stěnách Byla tam rosa?
1) zkrátit šití 2krát 2) zvýšit šití 20krát
3) zmenšit šití 20krát 4) zvýšit šití 2krát
46. Úkol č. 8BE999
V ex-pe-ri-men-tych provozovnách, že zároveň vzduch-dech v místnosti na stěně je st-ka-na s U studené vody dochází ke kondenzaci vodní páry ze vzduchu, pokud snížíte teplotu na . Na základě výsledků těchto ex-peri-manů se stanoví vlhkost vzduchu. K rozhodnutí použijte tabulku. Mění se relativní vlhkost při zvýšení teploty vzduchu v místnosti, pokud bude kondenzace vodní páry ze vzduchu mít stejnou teplotu? Tlak a hustota syté vodní páry při různých teplotách v tabulce -face:
7,7 | 8,8 | 10,0 | 10,7 | 11,4 | 12,11 | 12,8 | 13,6 | 16,3 | 18,4 | 20,6 | 23,0 | 25,8 | 28,7 | 51,2 | 130,5 |
Za tento úkol můžete získat 1 bod na jednotné státní zkoušce v roce 2020
Úkol 10 jednotné státní zkoušky z fyziky je věnován tepelné rovnováze a všemu, co s ní souvisí. Lístky jsou strukturovány tak, že přibližně polovina z nich obsahuje otázky na vlhkost (typickým příkladem takového problému je „Kolikkrát se zvýšila koncentrace molekul páry, když byl objem páry izotermicky poloviční“), zbytek se týkají tepelné kapacity látek. Otázky na tepelnou kapacitu téměř vždy obsahují graf, který je nutné pro správnou odpověď na otázku nejprve prostudovat.
Úkol 10 Jednotné státní zkoušky z fyziky obvykle působí studentům potíže, kromě několika možností, které se věnují určování relativní vlhkosti vzduchu pomocí psychrometrických tabulek. Nejčastěji školáci začínají plnit úkoly touto otázkou, jejíž vyřešení obvykle zabere jednu až dvě minuty. Pokud student obdrží lístek přesně s tímto typem úlohy č. 10 Jednotné státní zkoušky z fyziky, celý test bude výrazně jednodušší, protože čas na jeho vyplnění je omezen na určitý počet minut.
V této lekci bude představen pojem absolutní a relativní vlhkost vzduchu, probrány pojmy a veličiny s těmito pojmy spojené: sytá pára, rosný bod, přístroje na měření vlhkosti. Během lekce se seznámíme s tabulkami hustoty a tlaku nasycených par a psychrometrickou tabulkou.
Pro člověka je vlhkost velmi důležitým parametrem prostředí, protože naše tělo velmi aktivně reaguje na její změny. Například mechanismus pro regulaci fungování těla, jako je pocení, přímo souvisí s teplotou a vlhkostí prostředí. Při vysoké vlhkosti jsou procesy odpařování vlhkosti z povrchu pokožky prakticky kompenzovány procesy její kondenzace a je narušen odvod tepla z těla, což vede k poruchám termoregulace. Při nízké vlhkosti převládají procesy odpařování vlhkosti nad kondenzačními a tělo ztrácí příliš mnoho tekutin, což může vést k dehydrataci.
Množství vlhkosti je důležité nejen pro člověka a další živé organismy, ale také pro plynulost technologických procesů. Například díky známé vlastnosti vody vést elektrický proud může její obsah ve vzduchu vážně ovlivnit správný chod většiny elektrických spotřebičů.
Pojem vlhkost je navíc nejdůležitějším kritériem pro hodnocení povětrnostních podmínek, které každý zná z předpovědí počasí. Stojí za zmínku, že pokud srovnáme vlhkost v různých ročních obdobích v našich obvyklých klimatických podmínkách, je vyšší v létě a nižší v zimě, což souvisí zejména s intenzitou odpařovacích procesů při různých teplotách.
Hlavní vlastnosti vlhkého vzduchu jsou:
- hustota vodní páry ve vzduchu;
- relativní vlhkost vzduchu.
Vzduch je složený plyn a obsahuje mnoho různých plynů, včetně vodní páry. Pro odhad jejího množství ve vzduchu je nutné určit, jakou hmotnost má vodní pára v určitém přiděleném objemu – tato hodnota je charakterizována hustotou. Hustota vodní páry ve vzduchu se nazývá absolutní vlhkost.
Definice.Absolutní vlhkost vzduchu- množství vlhkosti obsažené v jednom krychlovém metru vzduchu.
Označeníabsolutní vlhkost: (jak je obvyklé označení pro hustotu).
Jednotky měřeníabsolutní vlhkost: (v SI) nebo (pro usnadnění měření malého množství vodní páry ve vzduchu).
Vzorec výpočty absolutní vlhkost:
Označení:
Hmotnost páry (vody) ve vzduchu, kg (v SI) nebo g;
Objem vzduchu obsahujícího uvedenou hmotnost páry je .
Absolutní vlhkost vzduchu je na jedné straně pochopitelná a příhodná hodnota, protože dává představu o konkrétním obsahu vody ve vzduchu podle hmotnosti, na druhé straně je tato hodnota nepohodlná z hlediska náchylnosti vlhkosti živými organismy. Ukazuje se, že například člověk necítí hmotnostní obsah vody ve vzduchu, ale právě její obsah vzhledem k maximální možné hodnotě.
K popisu takového vnímání byla zavedena následující veličina: relativní vlhkost.
Definice.Relativní vlhkost– hodnota udávající, jak daleko je pára od nasycení.
To znamená, že hodnota relativní vlhkosti, jednoduše řečeno, ukazuje následující: pokud je pára daleko od nasycení, pak je vlhkost nízká, pokud je blízko, je vysoká.
Označenírelativní vlhkost: .
Jednotky měřenírelativní vlhkost: %.
Vzorec výpočty relativní vlhkost:
Označení:
Hustota vodní páry (absolutní vlhkost), (v SI) nebo ;
Hustota nasycené vodní páry při dané teplotě (v SI) nebo .
Jak je vidět ze vzorce, zahrnuje absolutní vlhkost, kterou již známe, a hustotu nasycených par při stejné teplotě. Vyvstává otázka: jak určit druhou hodnotu? Na to existují speciální zařízení. zvážíme kondenzačnívlhkoměr(obr. 4) - přístroj, který slouží k určení rosného bodu.
Definice.Rosný bod- teplota, při které se pára nasytí.
Rýže. 4. Kondenzační vlhkoměr ()
Do nádoby zařízení se nalije snadno odpařující se kapalina, např. éter, vloží se teploměr (6) a nádobou se pomocí baňky (5) čerpá vzduch. V důsledku zvýšené cirkulace vzduchu začíná intenzivní odpařování éteru, teplota nádoby se tím snižuje a na zrcátku (4) se objevuje rosa (kapky zkondenzované páry). V okamžiku, kdy se na zrcadle objeví rosa, je teplota měřena pomocí teploměru, tato teplota je rosným bodem.
Co dělat se získanou hodnotou teploty (rosného bodu)? Existuje speciální tabulka, do které se zadávají údaje - jaká hustota nasycené vodní páry odpovídá každému konkrétnímu rosnému bodu. Za zmínku stojí užitečný fakt, že s rostoucím rosným bodem roste i hodnota odpovídající hustoty nasycených par. Jinými slovy, čím je vzduch teplejší, tím větší množství vlhkosti může obsahovat, a naopak, čím je vzduch chladnější, tím je maximální obsah par v něm nižší.
Podívejme se nyní na princip fungování jiných typů vlhkoměrů, zařízení pro měření vlhkostních charakteristik (z řeckého hygros - „mokrý“ a metero - „měřím“).
Vlasový vlhkoměr(obr. 5) - zařízení na měření relativní vlhkosti, ve kterém vlasy, například lidské, působí jako aktivní prvek.
Působení vlasového vlhkoměru je založeno na vlastnosti odtučněných vlasů měnit svou délku při změně vlhkosti vzduchu (se zvyšující se vlhkostí se délka vlasu zvětšuje, s klesajícím - klesá), což umožňuje měřit relativní vlhkost. Vlasy jsou nataženy přes kovový rám. Změna délky vlasů se přenáší na šipku pohybující se po stupnici. Je třeba si uvědomit, že vlasový vlhkoměr neudává přesné hodnoty relativní vlhkosti a používá se především pro domácí účely.
Pohodlnějším a přesnějším zařízením pro měření relativní vlhkosti je psychrometr (ze starořeckého ψυχρός - „studený“) (obr. 6).
Psychrometr se skládá ze dvou teploměrů, které jsou upevněny na společné stupnici. Jeden z teploměrů se nazývá mokrý, protože je obalený tkaninou cambric, která je ponořena v nádržce s vodou umístěnou na zadní straně přístroje. Z mokré tkaniny se odpařuje voda, což vede k ochlazení teploměru, proces snižování jeho teploty pokračuje, dokud není dosaženo stupně, dokud pára v blízkosti mokré tkaniny nedosáhne nasycení a teploměr začne ukazovat teplotu rosného bodu. Teploměr s mokrým teploměrem tedy ukazuje teplotu nižší nebo rovnou skutečné teplotě okolí. Druhý teploměr se nazývá suchý teploměr a ukazuje skutečnou teplotu.
Na těle přístroje je zpravidla také tzv. psychrometrický stůl (tab. 2). Pomocí této tabulky můžete určit relativní vlhkost okolního vzduchu z hodnoty teploty zobrazené suchým teploměrem a z rozdílu teplot mezi suchým a vlhkým teploměrem.
Nicméně i bez takové tabulky po ruce můžete přibližně určit množství vlhkosti pomocí následujícího principu. Pokud jsou údaje obou teploměrů blízko sebe, pak je odpařování vody z vlhkého téměř zcela kompenzováno kondenzací, tj. vlhkost vzduchu je vysoká. Pokud je naopak rozdíl v údajích teploměru velký, pak převažuje odpařování z mokré tkaniny nad kondenzací a vzduch je suchý a vlhkost nízká.
Přejděme k tabulkám, které umožňují určit charakteristiky vlhkosti vzduchu.
Teplota, |
Tlak, mm. rt. Umění. |
Hustota páry |
Tabulka 1. Hustota a tlak nasycené vodní páry
Ještě jednou poznamenejme, že jak již bylo řečeno dříve, hodnota hustoty syté páry roste s její teplotou, totéž platí pro tlak syté páry.
Tabulka 2. Psychometrická tabulka
Připomeňme, že relativní vlhkost je určena hodnotou suchého teploměru (první sloupec) a rozdílem mezi suchým a vlhkým měřením (první řádek).
V dnešní lekci jsme se dozvěděli o důležité vlastnosti vzduchu – jeho vlhkosti. Jak jsme již řekli, vlhkost v chladném období (zima) klesá a v teplém období (léto) stoupá. Je důležité umět tyto jevy regulovat, např. je-li nutné zvýšit vlhkost, umístit v zimě do interiéru několik nádrží s vodou, aby se podpořily odpařovací procesy, tato metoda však bude účinná pouze při vhodné teplotě, která je vyšší než venku.
V další lekci se podíváme na to, co je to práce s plynem a na princip fungování spalovacího motoru.
Reference
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop obecný, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osvícení.
- Internetový portál „dic.academic.ru“ ()
- Internetový portál „baroma.ru“ ()
- Internetový portál „femto.com.ua“ ()
- Internetový portál „youtube.com“ ()
Domácí úkol
« Fyzika - 10. třída"
Při řešení úloh je třeba mít na paměti, že tlak a hustota syté páry nezávisí na jejím objemu, ale závisí pouze na teplotě. Stavová rovnice ideálního plynu je přibližně použitelná pro popis syté páry. Ale když se nasycená pára stlačí nebo zahřeje, její hmotnost nezůstává konstantní.
Při řešení některých problémů můžete potřebovat hodnoty tlaku nasycených par při určitých teplotách. Tyto údaje je třeba převzít z tabulky.
Úkol 1.
Uzavřená nádoba o objemu V 1 = 0,5 m 3 obsahuje vodu o hmotnosti m = 0,5 kg. Nádoba byla zahřátá na teplotu t = 147 °C. O kolik se má změnit objem nádoby, aby obsahovala pouze sytou páru? Tlak nasycených par pH. n při teplotě t = 147 °C se rovná 4,7 10 5 Pa.
Řešení.
Nasycená pára při tlaku pH. n zaujímá objem rovný kde M = 0,018 kg/mol je molární hmotnost vody. Objem nádoby je V 1 > V, což znamená, že pára není nasycená. Aby se pára nasytila, měl by se objem nádoby zmenšit
Úkol 2.
Relativní vlhkost vzduchu v uzavřené nádobě při teplotě t 1 = 5 °C je rovna φ 1 = 84 % a při teplotě t 2 = 22 °C je rovna φ 2 = 30 %. Kolikrát je tlak nasycených par vody při teplotě t 2 větší než při teplotě t 1?
Řešení.
Tlak vodní páry v nádobě při T 1 = 278 K je kde p n. n1 - tlak nasycených par při teplotě T1. Při teplotě T 2 = 295 K tlak
Vzhledem k tomu, že objem je konstantní, pak podle Karlova zákona
Odtud
Úkol 3.
V místnosti o objemu 40 m 3 je teplota vzduchu 20 °C, jeho relativní vlhkost φ 1 = 20 %. Kolik vody se musí odpařit, aby relativní vlhkost φ 2 dosáhla 50 %? Je známo, že při 20 °C je tlak nasycených par рнп = 2330 Pa.
Řešení.
Relativní vlhkost odtud
Tlak par při relativní vlhkosti φ 1 a φ 2
Hustota je vztažena k tlaku pomocí rovnosti ρ = Mp/RT, odkud
Hmotnosti vody v místnosti při vlhkosti φ 1 a φ 2
Hmotnost vody k odpaření:
Úkol 4.
V místnosti se zavřenými okny při teplotě 15 °C relativní vlhkost φ = 10 %. Jaká bude relativní vlhkost, pokud se teplota v místnosti zvýší o 10 °C? Tlak nasycených par při 15 °C pH. p1 = 12,8 mm Hg. Art., a při 25 °C pH p2 = 23,8 mm Hg. Umění.
Protože pára je nenasycená, mění se parciální tlak páry podle Charlesova zákona p 1 /T 1 = p 2 /T 2. Z této rovnice můžete určit tlak nenasycené páry p 2 při T 2: p 2 = p 1 T 2 / T 1. Relativní vlhkost v T 1 je stejná.