De ce depinde umiditatea absolută a aerului? Conceptul de umiditate relativă a aerului
... cum afectează umiditatea relativă a aerului parametrii de uscare a vopselelor și lacurilor pe bază de apă?
Umiditatea relativă a aerului are un impact semnificativ atât asupra vitezei, cât și asupra completității uscării vopselei și a lacului pe bază de apă.
Umiditatea relativă este un parametru care determină câtă apă este gata să accepte aerul sub formă de abur.
Umiditate relativă
Umiditatea relativă a aerului este raportul dintre cantitatea de vapori de apă din aer și cantitatea maximă posibilă de vapori la o anumită temperatură.
Din definiție, cel puțin, devine clar că aerul poate conține doar o cantitate limitată de apă și această cantitate depinde de temperatură.
Când umiditatea aerului este de 100%, aceasta înseamnă că există cantitatea maximă posibilă de vapori de apă în aer și aerul nu poate absorbi mai mult. Cu alte cuvinte, evaporarea apei este imposibilă în aceste condiții.
Cu cât umiditatea relativă este mai mică, cu atât mai multă apă se poate transforma în abur și cu atât rata de evaporare este mai mare. Dar acest proces nu este nesfârșit - dacă evaporarea are loc într-un spațiu restrâns (de exemplu, nu există hotă într-un uscător), atunci la un moment dat evaporarea se va opri.
Umiditate absolută
Tabelul prezintă valorile umidității absolute a aerului cu o umiditate relativă de 100% în domeniul de temperatură care ne interesează și comportamentul parametrului umidității relative a aerului cu creșterea temperaturii.
Temperatura, °C | Absolut umiditate, g/m³ | Relativ umiditate, % 5 °C | Relativ umiditate, % 15 °C |
- 20 | 1,08 | - | - |
- 15 | 1,61 | - | - |
- 10 | 2,36 | - | - |
- 5 | 3,41 | - | - |
0 | 4,85 | - | - |
5 | 6,80 | 100 | - |
10 | 9,40 | 72,35 | - |
15 | 12,83 | 53,01 | 100 |
20 | 17,30 | 39,31 | 74,17 |
25 | 23,04 | 29,52 | 55,69 |
30 | 30,36 | 22,40 | 42,26 |
35 | 39,58 | 17,19 | 32,42 |
Din datele de mai sus este clar că, menținând valoarea umidității absolute, pe măsură ce temperatura crește, valoarea umidității relative scade.
Valoarea umidității absolute maxime la o anumită temperatură face posibilă calcularea eficienței uscătorului, sau mai precis, a ineficienței uscătorului fără ventilație forțată.
Să presupunem că avem un uscător - o cameră de 7 pe 4 și 3 metri înălțime, care are 84 de metri cubi. Și să presupunem că în această încăpere dorim să uscăm 100 de bucăți de profile PVC pentru ferestre sau 160 de plăci de fațadă din sticlă sau plăci de fibrociment cu dimensiunile 600 pe 600 mm; care este de aproximativ 60 mp. suprafete.
Pentru a vopsi o astfel de suprafață se vor folosi 6 litri de vopsea; Pentru ca vopseaua să se usuce complet, ar trebui să se evapore aproximativ 2 litri de apă. În același timp, conform tabelului, la o temperatură de 20 °C 84 de metri cubi. aerul poate contine maxim 1,5 litri de apa.
Adică, chiar dacă aerul avea inițial umiditate absolută zero, vopseaua pe bază de apă dintr-o cameră dată nu se va usca fără ventilație proaspătă.
Reducerea umidității relative
Deoarece evaporarea completă a apei este o condiție necesară pentru polimerizarea unui strat de vopsea pe bază de apă, umiditatea relativă a aerului are un impact semnificativ asupra vitezei de uscare și chiar asupra performanței acoperirii polimerice.
Dar totul nu este atât de înfricoșător pe cât ar părea. De exemplu, dacă pompați aer din exterior care are 100% umiditate relativă și o temperatură de 5°C și îl încălziți la 15°C, aerul va avea doar 53% umiditate relativă.
Umiditatea din aer nu a dispărut, adică umiditatea absolută nu s-a schimbat, dar aerul este gata să accepte de două ori mai multă apă decât la temperaturi scăzute.
Adică, nu este nevoie să folosiți dezumidificatoare sau condensatoare pentru a obține parametri acceptabili de uscare a vopselei - este suficient să ridicați temperatura peste temperatura ambiantă.
Cu cât diferența de temperatură dintre aerul exterior și aerul furnizat uscătorului este mai mare, cu atât umiditatea relativă a acestuia din urmă este mai mică.
Perechi saturate și nesaturate
Abur saturat
În timpul evaporării, concomitent cu trecerea moleculelor de la lichid la vapori, are loc și procesul invers. Mișcându-se aleator peste suprafața lichidului, unele dintre moleculele care l-au părăsit revin din nou în lichid.
Dacă evaporarea are loc într-un vas închis, atunci la început numărul de molecule care părăsesc lichidul va fi mai mare decât numărul de molecule care se întorc înapoi în lichid. Prin urmare, densitatea vaporilor din vas va crește treptat. Pe măsură ce densitatea vaporilor crește, crește și numărul de molecule care se întorc în lichid. Destul de curând, numărul de molecule care părăsesc lichidul va deveni egal cu numărul de molecule de vapori care se întorc înapoi în lichid. Din acest moment, numărul de molecule de vapori deasupra lichidului va fi constant. Pentru apa la temperatura camerei, acest număr este aproximativ egal cu $10^(22)$ molecule per $1s$ per $1cm^2$ suprafață. Are loc așa-numitul echilibru dinamic între vapori și lichid.
Vaporii care se află în echilibru dinamic cu lichidul său se numesc vapori saturati.
Aceasta înseamnă că într-un anumit volum la o anumită temperatură nu poate exista o cantitate mai mare de abur.
În echilibru dinamic, masa lichidului dintr-un recipient închis nu se modifică, deși lichidul continuă să se evapore. În același mod, masa de vapori saturati deasupra acestui lichid nu se modifică, deși vaporii continuă să se condenseze.
Presiunea vaporilor saturati. Când vaporii saturați sunt comprimați, a căror temperatură este menținută constantă, echilibrul va începe mai întâi să fie perturbat: densitatea vaporilor va crește și, ca urmare, vor trece mai multe molecule din gaz în lichid decât din lichid în gaz; aceasta va continua până când concentrația de vapori din noul volum devine aceeași, corespunzătoare concentrației de vapori saturați la o anumită temperatură (și echilibrul este restabilit). Acest lucru se explică prin faptul că numărul de molecule care părăsesc lichidul pe unitatea de timp depinde doar de temperatură.
Deci, concentrația de molecule de abur saturat la o temperatură constantă nu depinde de volumul acestuia.
Deoarece presiunea unui gaz este proporțională cu concentrația moleculelor sale, presiunea vaporilor saturați nu depinde de volumul pe care îl ocupă. Se numește presiunea $р_0$ la care lichidul este în echilibru cu vaporii săi presiunea aburului saturat.
Când vaporii saturati sunt comprimați, majoritatea se transformă într-o stare lichidă. Lichidul ocupă un volum mai mic decât vaporii de aceeași masă. Ca urmare, volumul aburului, în timp ce densitatea acestuia rămâne neschimbată, scade.
Dependența presiunii vaporilor saturați de temperatură. Pentru un gaz ideal, este valabilă o dependență liniară a presiunii de temperatura la volum constant. Așa cum se aplică aburului saturat cu presiune $р_0$, această dependență este exprimată prin egalitatea:
Deoarece presiunea vaporilor saturați nu depinde de volum, ea depinde deci doar de temperatură.
Dependența determinată experimental $P_0(T)$ diferă de dependența $p_0=nkT$ pentru un gaz ideal. Odată cu creșterea temperaturii, presiunea vaporilor saturați crește mai repede decât presiunea unui gaz ideal (secțiunea curbei $AB$). Acest lucru devine deosebit de evident dacă desenați o izocoră prin punctul $A$ (linie întreruptă). Acest lucru se întâmplă deoarece atunci când un lichid este încălzit, o parte din acesta se transformă în abur, iar densitatea aburului crește.
Prin urmare, conform formulei $p_0=nkT$, presiunea vaporilor saturați crește nu numai ca urmare a creșterii temperaturii lichidului, ci și ca urmare a creșterii concentrației de molecule (densitatea) vaporilor. Principala diferență în comportamentul unui gaz ideal și al vaporilor saturați este modificarea masei vaporilor cu o modificare a temperaturii la un volum constant (într-un vas închis) sau cu o modificare a volumului la o temperatură constantă. Nimic de genul acesta nu se poate întâmpla cu un gaz ideal (MCT-ul unui gaz ideal nu asigură o tranziție de fază de la gaz la lichid).
După ce tot lichidul s-a evaporat, comportamentul vaporilor va corespunde comportamentului unui gaz ideal (secțiunea $BC$ a curbei).
Abur nesaturat
Dacă într-un spațiu care conține vapori de lichid, poate avea loc o evaporare suplimentară a acestui lichid, atunci vaporii aflați în acest spațiu sunt nesaturat.
Vaporii care nu sunt în echilibru cu lichidul său se numesc nesaturați.
Vaporii nesaturați pot fi transformați în lichid prin simpla comprimare. Odată ce această transformare a început, vaporii aflati în echilibru cu lichidul devin saturati.
Umiditatea aerului
Umiditatea aerului este conținutul de vapori de apă din aer.
Aerul atmosferic din jurul nostru, din cauza evaporării continue a apei de la suprafața oceanelor, a mărilor, a rezervoarelor, a solului umed și a plantelor, conține întotdeauna vapori de apă. Cu cât există mai mulți vapori de apă într-un anumit volum de aer, cu atât vaporii sunt mai aproape de starea de saturație. Pe de altă parte, cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de vapori de apă necesară pentru a-l satura.
În funcție de cantitatea de vapori de apă prezenți în atmosferă la o anumită temperatură, aerul are grade diferite de umiditate.
Cuantificarea umidității
Pentru a cuantifica umiditatea aerului se folosesc, în special, conceptele absolutȘi umiditate relativă.
Umiditatea absolută este numărul de grame de vapori de apă conținute în $1m^3$ de aer în condiții date, adică este densitatea vaporilor de apă $p$ exprimată în g/$m^3$.
Umiditatea relativă a aerului $φ$ este raportul dintre umiditatea absolută a aerului $p$ și densitatea $p_0$ a vaporilor saturați la aceeași temperatură.
Umiditatea relativă este exprimată în procente:
$φ=((p)/(p_0))·100%$
Concentrația vaporilor este legată de presiune ($p_0=nkT$), astfel încât umiditatea relativă poate fi definită ca procent presiune parțială$р$ abur în aer la presiunea $р_0$ aburului saturat la aceeași temperatură:
$φ=((p)/(p_0))·100%$
Sub presiune parțialăînțelegeți presiunea vaporilor de apă pe care ar produce-o dacă toate celelalte gaze din aerul atmosferic ar fi absente.
Dacă aerul umed este răcit, atunci la o anumită temperatură aburul din el poate fi adus la saturație. Odată cu răcirea suplimentară, vaporii de apă vor începe să se condenseze sub formă de rouă.
punct de condensare
Punctul de rouă este temperatura la care aerul trebuie să se răcească pentru ca vaporii de apă din acesta să ajungă la o stare de saturație la presiune constantă și o umiditate dată a aerului. Când punctul de rouă este atins în aer sau pe obiectele cu care intră în contact, vaporii de apă încep să se condenseze. Punctul de rouă poate fi calculat din valorile temperaturii și umidității aerului sau determinat direct higrometru de condensare. La umiditatea relativă a aerului$φ = 100%$ punctul de rouă coincide cu temperatura aerului. La $φ
Cantitatea de căldură. Capacitatea termică specifică a unei substanțe
Cantitatea de căldură este o măsură cantitativă a modificării energiei interne a unui corp în timpul schimbului de căldură.
Cantitatea de căldură este energia pe care o degajă un corp în timpul schimbului de căldură (fără a lucra). Cantitatea de căldură, ca și energia, se măsoară în jouli (J).
Capacitatea termică specifică a unei substanțe
Capacitatea de căldură este cantitatea de căldură absorbită de un corp atunci când este încălzit cu $1$ grad.
Capacitatea termică a unui corp este notă cu litera latină majusculă C.
De ce depinde capacitatea termică a unui corp? În primul rând, din masa sa. Este clar că încălzirea, de exemplu, a 1 $ kilogram de apă va necesita mai multă căldură decât încălzirea $200$ grame.
Dar tipul de substanță? Să facem un experiment. Să luăm două vase identice și, după ce am turnat apă cu o masă de $400$ g într-unul dintre ele și ulei vegetal cu o masă de $400$ g în celălalt, vom începe să le încălzim folosind arzătoare identice. Observând citirile termometrului, vom vedea că uleiul se încălzește mai repede. Pentru a încălzi apa și uleiul la aceeași temperatură, apa trebuie încălzită mai mult timp. Dar cu cât încălzim mai mult apa, cu atât primește mai multă căldură de la arzător.
Astfel, sunt necesare cantități diferite de căldură pentru a încălzi aceeași masă de substanțe diferite la aceeași temperatură. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp și, prin urmare, capacitatea acestuia de căldură depind de tipul de substanță din care este compus corpul.
Deci, de exemplu, pentru a crește temperatura apei cu greutatea de $1$ kg cu $1°$C, este necesară o cantitate de căldură egală cu $4200$ J și pentru a încălzi aceeași masă de ulei de floarea soarelui cu $1°$C, o cantitate de căldură egală cu $1700$ J este necesară.
O mărime fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a încălzi $1$ kg dintr-o substanță cu $1°$C se numește capacitatea termică specifică a acestei substanțe.
Fiecare substanță are propria sa capacitate termică specifică, care este notă cu litera latină $c$ și măsurată în jouli pe kilogram-grad (J/(kg$·°$C)).
Capacitatea termică specifică a aceleiași substanțe în diferite stări de agregare (solid, lichid și gazos) este diferită. De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de $4200$ J/(kg$·°$С), iar capacitatea termică specifică a gheții este de $2100$ J/(kg$·°$С); aluminiul în stare solidă are o capacitate termică specifică egală cu $920$ J/(kg$·°$С), iar în stare lichidă - $1080$ J/(kg$·°$С).
Rețineți că apa are o capacitate termică specifică foarte mare. Prin urmare, apa din mări și oceane, care se încălzește vara, absoarbe o cantitate mare de căldură din aer. Datorită acestui fapt, în acele locuri care sunt situate lângă corpuri mari de apă, vara nu este la fel de caldă ca în locurile departe de apă.
Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea unui corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii
Din cele de mai sus reiese clar că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică, capacitatea de căldură specifică) și de masa corpului. De asemenea, este clar că cantitatea de căldură depinde de câte grade vom crește temperatura corpului.
Deci, pentru a determina cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți capacitatea termică specifică a corpului cu masa sa și cu diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale:
unde $Q$ este cantitatea de căldură, $c$ este capacitatea termică specifică, $m$ este masa corpului, $t_1$ este temperatura inițială, $t_2$ este temperatura finală.
Când corpul este încălzit, $t_2 > t_1$ și, prin urmare, $Q > 0$. Când corpul se răcește $t_2
Dacă se cunoaşte capacitatea termică a întregului corp $C, Q$ este determinată de formula
Căldura specifică de vaporizare, topire, ardere
Căldura de vaporizare (căldura de evaporare) este cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei substanțe (la presiune constantă și la temperatură constantă) pentru a transforma complet o substanță lichidă în vapori.
Căldura de vaporizare este egală cu cantitatea de căldură eliberată atunci când aburul se condensează în lichid.
Transformarea unui lichid în vapori la o temperatură constantă nu duce la o creștere a energiei cinetice a moleculelor, ci este însoțită de o creștere a energiei potențiale a acestora, deoarece distanța dintre molecule crește semnificativ.
Căldura specifică de vaporizare și condensare. Experimentele au stabilit că pentru a converti complet $1 $ kg de apă în abur (la punctul de fierbere), este necesar să cheltuiți $2,3$ MJ de energie. Pentru a transforma alte lichide în vapori, este necesară o cantitate diferită de căldură. De exemplu, pentru alcool este de 0,9 USD MJ.
O mărime fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a transforma un lichid care cântărește $1$ kg în vapori fără a schimba temperatura se numește căldură specifică de vaporizare.
Căldura specifică de vaporizare se notează cu litera $r$ și se măsoară în jouli pe kilogram (J/kg).
Cantitatea de căldură necesară pentru vaporizare (sau eliberată în timpul condensului). Pentru a calcula cantitatea de căldură $Q$ necesară pentru a transforma un lichid de orice masă luată la punctul de fierbere în vapori, căldura specifică de vaporizare $r$ trebuie înmulțită cu masa $m$:
Când aburul se condensează, se eliberează aceeași cantitate de căldură:
Căldura specifică de fuziune
Căldura de fuziune este cantitatea de căldură care trebuie transmisă unei substanțe la presiune constantă și temperatură constantă egală cu punctul de topire pentru a o transforma complet dintr-o stare solidă cristalină într-un lichid.
Căldura de fuziune este egală cu cantitatea de căldură care este eliberată în timpul cristalizării unei substanțe din stare lichidă.
În timpul topirii, toată căldura furnizată unei substanțe duce la creșterea energiei potențiale a moleculelor sale. Energia cinetică nu se modifică deoarece topirea are loc la o temperatură constantă.
Studiind experimental topirea diferitelor substanțe de aceeași masă, se poate observa că sunt necesare cantități diferite de căldură pentru a le transforma în lichid. De exemplu, pentru a topi un kilogram de gheață, trebuie să cheltuiți $332$ J de energie, iar pentru a topi $1$ kg de plumb, trebuie să cheltuiți $25$ kJ.
O mărime fizică care arată cât de multă căldură trebuie transmisă unui corp cristalin care cântărește $1$ kg pentru a-l transforma complet într-o stare lichidă la temperatura de topire se numește căldură specifică de fuziune.
Căldura specifică de fuziune este măsurată în jouli pe kilogram (J/kg) și este notă cu litera greacă $λ$ (lambda).
Căldura specifică de cristalizare este egală cu căldura specifică de fuziune, deoarece în timpul cristalizării este eliberată aceeași cantitate de căldură care este absorbită în timpul topirii. De exemplu, atunci când apa care cântărește $1$ kg îngheață, se eliberează aceeași energie de $332$ J care este necesară pentru a transforma aceeași masă de gheață în apă.
Pentru a afla cantitatea de căldură necesară pentru a topi un corp cristalin de masă arbitrară, sau căldură de fuziune, este necesar să se înmulțească căldura specifică de fuziune a acestui corp cu masa sa:
Cantitatea de căldură eliberată de organism este considerată negativă. Prin urmare, atunci când se calculează cantitatea de căldură eliberată în timpul cristalizării unei substanțe de masă $m$, ar trebui să se folosească aceeași formulă, dar cu semnul minus:
Căldura specifică de ardere
Căldura de ardere (sau puterea calorică, puterea calorică) este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a combustibilului.
Pentru a încălzi corpurile, este adesea folosită energia eliberată în timpul arderii combustibilului. Combustibilii convenționali (cărbune, petrol, benzină) conțin carbon. În timpul arderii, atomii de carbon se combină cu atomii de oxigen din aer, rezultând formarea de molecule de dioxid de carbon. Energia cinetică a acestor molecule se dovedește a fi mai mare decât cea a particulelor originale. Creșterea energiei cinetice a moleculelor în timpul arderii se numește eliberare de energie. Energia eliberată în timpul arderii complete a combustibilului este căldura de ardere a acestui combustibil.
Căldura de ardere a combustibilului depinde de tipul de combustibil și de masa acestuia. Cu cât masa combustibilului este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii sale complete.
O cantitate fizică care arată cât de multă căldură este eliberată în timpul arderii complete a combustibilului cu greutatea de $1$ kg se numește căldură specifică de ardere a combustibilului.
Căldura specifică de ardere este notată cu litera $q$ și măsurată în jouli pe kilogram (J/kg).
Cantitatea de căldură $Q$ eliberată în timpul arderii a $m$ kg de combustibil este determinată de formula:
Pentru a afla cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unui combustibil de o masă arbitrară, căldura specifică de ardere a acestui combustibil trebuie înmulțită cu masa acestuia.
Ecuația echilibrului termic
Într-un sistem termodinamic închis (izolat de corpurile externe), o modificare a energiei interne a oricărui corp al sistemului $∆U_i$ nu poate duce la o modificare a energiei interne a întregului sistem. Prin urmare,
$∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$
Dacă niciun corp nu lucrează în interiorul sistemului, atunci, conform primei legi a termodinamicii, o modificare a energiei interne a oricărui corp are loc numai datorită schimbului de căldură cu alte corpuri ale acestui sistem: $∆U_i= Q_i$. Ținând cont de ($∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$), obținem:
$Q_1+Q_2+Q_3+...+Q_n=∑↙(i)↖(n)Q_i=0$
Această ecuație se numește ecuația de echilibru termic. Aici $Q_i$ este cantitatea de căldură primită sau eliberată de corpul $i$. Oricare dintre cantitățile de căldură $Q_i$ poate însemna căldura degajată sau absorbită în timpul topirii oricărui corp, arderii combustibilului, evaporării sau condensării aburului, dacă astfel de procese au loc cu diferite corpuri ale sistemului și vor fi determinate de corespunzătoare. relatii.
Ecuația de echilibru termic este o expresie matematică a legii conservării energiei în timpul transferului de căldură.
În această lecție se va introduce conceptul de umiditate absolută și relativă a aerului, se vor discuta termenii și cantitățile asociate acestor concepte: abur saturat, punctul de rouă, instrumente de măsurare a umidității. În timpul lecției ne vom familiariza cu tabelele de densitate și presiunea vaporilor saturați și tabelul psicrometric.
Pentru oameni, nivelul de umiditate este un parametru de mediu foarte important, deoarece corpul nostru reacționează foarte activ la schimbările sale. De exemplu, un mecanism de reglare a funcționării corpului, cum ar fi transpirația, este direct legat de temperatura și umiditatea mediului. La umiditate ridicată, procesele de evaporare a umezelii de la suprafața pielii sunt practic compensate de procesele de condensare a acesteia, iar îndepărtarea căldurii din corp este perturbată, ceea ce duce la tulburări de termoreglare. La umiditate scăzută, procesele de evaporare a umidității prevalează asupra proceselor de condensare și organismul pierde prea mult lichid, ceea ce poate duce la deshidratare.
Cantitatea de umiditate este importantă nu numai pentru oameni și alte organisme vii, ci și pentru fluxul proceselor tehnologice. De exemplu, datorită proprietății cunoscute a apei de a conduce curentul electric, conținutul acesteia în aer poate afecta grav funcționarea corectă a majorității aparatelor electrice.
În plus, conceptul de umiditate este cel mai important criteriu de evaluare a condițiilor meteorologice, pe care toată lumea îl cunoaște din prognozele meteo. Este de remarcat faptul că, dacă comparăm umiditatea în diferite perioade ale anului în condițiile noastre climatice obișnuite, aceasta este mai mare vara și mai scăzută iarna, ceea ce este asociat, în special, cu intensitatea proceselor de evaporare la diferite temperaturi.
Principalele caracteristici ale aerului umed sunt:
- densitatea vaporilor de apă în aer;
- umiditate relativă.
Aerul este un gaz compozit și conține multe gaze diferite, inclusiv vapori de apă. Pentru a estima cantitatea sa în aer, este necesar să se determine ce masă are vaporii de apă într-un anumit volum alocat - această valoare este caracterizată de densitate. Densitatea vaporilor de apă din aer se numește umiditate absolută.
Definiție.Umiditatea absolută a aerului- cantitatea de umiditate conținută într-un metru cub de aer.
Desemnareumiditate absolută: (cum este denumirea obișnuită pentru densitate).
Unitățiumiditate absolută: (în SI) sau (pentru comoditatea măsurării unor cantități mici de vapori de apă în aer).
Formulă calculele umiditate absolută:
Denumiri:
Masa aburului (apă) în aer, kg (în SI) sau g;
Volumul de aer care conține masa indicată de abur este de .
Pe de o parte, umiditatea absolută a aerului este o valoare de înțeles și convenabilă, deoarece oferă o idee despre conținutul specific de apă din aer, pe de altă parte, această valoare este incomodă din punct de vedere al susceptibilității de umiditate de către organismele vii. Se dovedește că, de exemplu, o persoană nu simte conținutul de masă al apei din aer, ci mai degrabă conținutul său relativ la valoarea maximă posibilă.
Pentru a descrie o astfel de percepție, a fost introdusă următoarea cantitate: umiditate relativă.
Definiție.Umiditate relativă– o valoare care indică cât de departe este aburul de saturație.
Adică, valoarea umidității relative, în cuvinte simple, arată următoarele: dacă aburul este departe de saturație, atunci umiditatea este scăzută, dacă este aproape, este ridicată.
Desemnareumiditate relativă: .
Unitățiumiditate relativă: %.
Formulă calculele umiditate relativă:
Denumiri:
Densitatea vaporilor de apă (umiditate absolută), (în SI) sau ;
Densitatea vaporilor de apă saturați la o temperatură dată, (în SI) sau .
După cum se poate vedea din formulă, include umiditatea absolută, cu care suntem deja familiarizați, și densitatea vaporilor saturati la aceeași temperatură. Apare întrebarea: cum se determină această din urmă valoare? Există dispozitive speciale pentru asta. Vom lua în considerare condensarehigrometru(Fig. 4) - un dispozitiv care este utilizat pentru a determina punctul de rouă.
Definiție.punct de condensare- temperatura la care aburul devine saturat.
Orez. 4. Higrometru de condens ()
Un lichid care se evaporă ușor, de exemplu, eter, este turnat în recipientul dispozitivului, este introdus un termometru (6) și aerul este pompat prin recipient folosind un bec (5). Ca urmare a circulației crescute a aerului, începe evaporarea intensă a eterului, temperatura recipientului scade din acest motiv, iar roua (picături de abur condensat) apare pe oglindă (4). În momentul în care apare roua pe oglindă, temperatura este măsurată cu ajutorul unui termometru, această temperatură este punctul de rouă.
Ce să faci cu valoarea temperaturii obținute (punctul de rouă)? Există un tabel special în care sunt introduse datele - ce densitate a vaporilor de apă saturati corespunde fiecărui punct de rouă specific. Este de remarcat un fapt util că, pe măsură ce punctul de rouă crește, crește și valoarea densității corespunzătoare a vaporilor saturați. Cu alte cuvinte, cu cât aerul este mai cald, cu atât este mai mare cantitatea de umiditate pe care o poate conține și invers, cu cât aerul este mai rece, cu atât conținutul maxim de vapori din acesta este mai mic.
Să luăm acum în considerare principiul de funcționare a altor tipuri de higrometre, dispozitive pentru măsurarea caracteristicilor de umiditate (din grecescul hygros - „umed” și metreo - „măsurez”).
Higrometru pentru păr(Fig. 5) - un dispozitiv pentru măsurarea umidității relative, în care părul, de exemplu părul uman, acționează ca element activ.
Acțiunea unui higrometru de păr se bazează pe proprietatea părului degresat de a-și schimba lungimea atunci când umiditatea aerului se modifică (cu creșterea umidității, lungimea părului crește, cu scăderea acesteia), ceea ce face posibilă măsurarea umidității relative. Părul este întins peste un cadru metalic. Modificarea lungimii părului este transmisă săgeții care se deplasează de-a lungul scalei. Trebuie amintit că un higrometru pentru păr nu oferă valori exacte ale umidității relative și este utilizat în principal în scopuri casnice.
Un dispozitiv mai convenabil și mai precis pentru măsurarea umidității relative este un psicrometru (din greaca veche ψυχρός - „rece”) (Fig. 6).
Un psicrometru este format din două termometre, care sunt fixate pe o scară comună. Unul dintre termometre se numește termometru umed deoarece este învelit în material cambric, care este scufundat într-un rezervor de apă situat pe spatele dispozitivului. Apa se evaporă din țesătura umedă, ceea ce duce la răcirea termometrului, procesul de reducere a temperaturii acestuia continuă până la atingerea etapei până când aburul din apropierea țesăturii umede ajunge la saturație și termometrul începe să arate temperatura punctului de rouă. Astfel, termometrul cu bulb umed indică o temperatură mai mică sau egală cu temperatura ambiantă reală. Al doilea termometru se numește termometru uscat și arată temperatura reală.
Pe corpul dispozitivului, de regulă, există și un așa-numit tabel psicrometric (Tabelul 2). Folosind acest tabel, puteți determina umiditatea relativă a aerului înconjurător din valoarea temperaturii afișată de termometrul cu bulb uscat și din diferența de temperatură dintre bulbii uscati și cei umezi.
Cu toate acestea, chiar și fără un astfel de tabel la îndemână, puteți determina aproximativ cantitatea de umiditate folosind următorul principiu. Dacă citirile ambelor termometre sunt apropiate unul de celălalt, atunci evaporarea apei din cel umed este aproape complet compensată de condensare, adică umiditatea aerului este ridicată. Dacă, dimpotrivă, diferența dintre citirile termometrului este mare, atunci evaporarea din materialul umed prevalează asupra condensului, iar aerul este uscat și umiditatea scăzută.
Să ne întoarcem la tabelele care ne permit să determinăm caracteristicile umidității aerului.
Temperatura, |
Presiune, mm. rt. Artă. |
Densitatea vaporilor |
Masa 1. Densitatea și presiunea vaporilor de apă saturați
Să remarcăm încă o dată că, așa cum am menționat mai devreme, valoarea densității aburului saturat crește odată cu temperatura acestuia, același lucru se aplică și presiunii aburului saturat.
Masa 2. Tabel psihometric
Să ne amintim că umiditatea relativă este determinată de valoarea citirilor cu bulb uscat (prima coloană) și diferența dintre citirile uscate și umede (primul rând).
În lecția de astăzi am învățat despre o caracteristică importantă a aerului - umiditatea acestuia. După cum am spus deja, umiditatea scade în sezonul rece (iarna) și crește în sezonul cald (vara). Este important să puteți regla aceste fenomene, de exemplu, dacă este necesar să creșteți umiditatea, plasați mai multe rezervoare de apă în interior iarna pentru a îmbunătăți procesele de evaporare, cu toate acestea, această metodă va fi eficientă numai la temperatura adecvată, care este mai înalt decât afară.
În lecția următoare ne vom uita la ce este lucrul cu gaz și principiul de funcționare al unui motor cu ardere internă.
Bibliografie
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizica 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fizica 8. - M.: Gutarda, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizica 8. - M.: Iluminismul.
- Portalul de internet „dic.academic.ru” ()
- Portalul de internet „baroma.ru” ()
- Portalul de internet „femto.com.ua” ()
- Portalul de internet „youtube.com” ()
Teme pentru acasă
Inapoi inainte
Atenţie! Previzualizările diapozitivelor au doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte toate caracteristicile prezentării. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.
- oferi asimilare concepte de umiditate a aerului ;
- dezvolta independența elevului; gândire; capacitatea de a trage concluzii; dezvoltarea abilităților practice atunci când se lucrează cu echipamente fizice;
- spectacol aplicarea practică şi importanţa acestei mărimi fizice.
Tip de lecție: lecție despre învățarea de material nou .
Echipament:
- pentru lucru frontal: un pahar cu apă, un termometru, o bucată de tifon; fire, tabel psicrometric.
- pentru demonstratii: psihrometru, higrometre de par si condensare, para, alcool.
În timpul orelor
I. Revizuiți și verificați temele
1. Formulați o definiție a proceselor de vaporizare și condensare.
2. Ce tipuri de vaporizare cunoașteți? Cum sunt ele diferite unul de celălalt?
3. În ce condiții are loc evaporarea lichidului?
4. De ce factori depinde viteza de evaporare?
5.Care este căldura specifică de vaporizare?
6. Care este cantitatea de căldură furnizată în timpul vaporizării?
7. De ce este mai ușor de tolerat mâncarea hi-fi?
8. Energia internă a 1 kg de apă și abur la temperatura de 100 o C este aceeași?
9. De ce apa dintr-o sticlă închisă ermetic cu dop nu se evaporă?
II. Învățând lucruri noi material
Vaporii de apă din aer, în ciuda suprafețelor uriașe ale râurilor, lacurilor și oceanelor, nu sunt saturate, atmosfera este un vas deschis. Mișcarea maselor de aer duce la faptul că în unele locuri predomină în prezent evaporarea apei asupra condensului, iar în altele, invers.
Aerul atmosferic este un amestec de diverse gaze și vapori de apă.
Se numește presiunea pe care ar produce vaporii de apă dacă toate celelalte gaze ar fi absente presiune parțială (sau elasticitate) vapor de apă.
Densitatea vaporilor de apa continuti in aer poate fi luata ca o caracteristica a umiditatii aerului. Această cantitate se numește umiditate absolută [g/m3].
Cunoașterea presiunii parțiale a vaporilor de apă sau a umidității absolute nu vă spune cât de departe sunt vaporii de apă de saturație.
Pentru a face acest lucru, introduceți o valoare care arată cât de aproape sunt vaporii de apă de saturație la o anumită temperatură - umiditate relativă.
Umiditatea relativă a aerului se numește raportul umidității absolute a aerului la densitatea 0 a vaporilor de apă saturați la aceeași temperatură, exprimată în procente.
P este presiunea parțială la o temperatură dată;
P 0 - presiunea vaporilor saturați la aceeași temperatură;
Umiditate absolută;
0 este densitatea vaporilor de apă saturați la o temperatură dată.
Presiunea și densitatea aburului saturat la diferite temperaturi pot fi găsite folosind tabele speciale.
Când aerul umed este răcit la presiune constantă, umiditatea sa relativă crește cu cât temperatura este mai mică, cu atât presiunea parțială a vaporilor din aer este mai aproape de presiunea de vapori saturati.
Temperatura t, la care aerul trebuie să fie răcit astfel încât aburul din el să ajungă într-o stare de saturație (la o anumită umiditate, aer și presiune constantă) se numește punct de condensare.
Presiunea vaporilor de apă saturați la temperatura aerului egală cu punct de condensare, este presiunea parțială a vaporilor de apă conținute în atmosferă. Când aerul se răcește până la punctul de rouă, începe condensarea vaporilor : apare ceata, cade rouă. Punctul de rouă caracterizează și umiditatea aerului.
Umiditatea aerului poate fi determinată cu instrumente speciale.
1. Higrometru de condens
Este folosit pentru a determina punctul de rouă. Acesta este cel mai precis mod de a schimba umiditatea relativă.
2. Higrometru pentru păr
Acțiunea sa se bazează pe proprietățile părului uman fără grăsimi Cuși se prelungesc odată cu creșterea umidității relative.
Este utilizat în cazurile în care nu este necesară o mare precizie în determinarea umidității aerului.
3. Psicrometru
Utilizat de obicei în cazurile în care este necesară determinarea destul de precisă și rapidă a umidității aerului.
Valoarea umidității aerului pentru organismele vii
La o temperatură de 20-25°C, aerul cu o umiditate relativă de 40% până la 60% este considerat cel mai favorabil vieții umane. Atunci când mediul înconjurător are o temperatură mai mare decât temperatura corpului uman, apare transpirația crescută. Transpirația excesivă duce la răcirea corpului. Cu toate acestea, o astfel de transpirație este o povară semnificativă pentru o persoană.
Umiditatea relativă sub 40% la temperaturi normale ale aerului este, de asemenea, dăunătoare, deoarece duce la o pierdere crescută de umiditate în organisme, ceea ce duce la deshidratare. Umiditatea aerului interior deosebit de scăzută în timpul iernii; este de 10-20%. La umiditate scăzută a aerului apare evaporare rapidă umiditatea de la suprafață și uscarea membranei mucoase a nasului, laringelui și plămânilor, ceea ce poate duce la deteriorarea bunăstării. De asemenea, cu umiditatea scăzută a aerului, microorganismele patogene persistă mai mult timp în mediul extern, iar pe suprafața obiectelor se acumulează mai multă sarcină statică. Prin urmare, iarna, zonele rezidențiale sunt umidificate folosind umidificatoare poroase. Plantele sunt bune umidificatoare.
Dacă umiditatea relativă este mare, atunci spunem că aerul umedă și sufocantă. Umiditatea ridicată a aerului este deprimantă deoarece evaporarea are loc foarte lent. Concentrația de vapori de apă în aer în acest caz este mare, drept urmare moleculele din aer se întorc în lichid aproape la fel de repede pe cât se evaporă. Dacă transpirația se evaporă lent din corp, atunci corpul se răcește foarte puțin și nu ne simțim foarte confortabil. La 100% umiditate relativă, evaporarea nu poate avea loc deloc - în astfel de condiții, hainele umede sau pielea umedă nu se vor usca niciodată.
Din cursul tău de biologie știi despre diferitele adaptări ale plantelor din zonele aride. Dar plantele sunt adaptate și la umiditatea ridicată a aerului. Astfel, patria Monstera - pădurea ecuatorială umedă a Monstera, cu o umiditate relativă aproape de 100%, „plânge”, elimină excesul de umiditate prin găurile din frunze - hidatode. În clădirile moderne, aerul condiționat este folosit pentru a crea și menține un mediu de aer în spații închise, cel mai favorabil pentru bunăstarea oamenilor. În același timp, temperatura, umiditatea și compoziția aerului sunt reglate automat.
Umiditatea aerului este de o importanță excepțională pentru formarea înghețului. Dacă umiditatea este ridicată și aerul este aproape de saturație cu vapori, atunci când temperatura scade, aerul poate deveni saturat și roua va începe să scadă Dar când vaporii de apă se condensează, se eliberează energie (căldura specifică de vaporizare la a temperatura apropiată de 0 ° C este de 2490 kJ/kg), prin urmare, aerul de la suprafața solului atunci când se formează roua nu se va răci sub punctul de rouă și probabilitatea de îngheț va scădea. Probabilitatea de îngheț depinde, în primul rând, de viteza de scădere a temperaturii și,
În al doilea rând, de la umiditatea aerului. Este suficient să cunoașteți una dintre aceste date pentru a prezice mai mult sau mai puțin precis probabilitatea de îngheț.
Întrebări de revizuire:
- Ce se înțelege prin umiditatea aerului?
- Cum se numește umiditatea absolută a aerului? Ce formulă exprimă sensul acestui concept? În ce unități se exprimă?
- Ce este presiunea vaporilor de apă?
- Ce este umiditatea relativă? Ce formule exprimă semnificația acestui concept în fizică și meteorologie? În ce unități se exprimă?
- Umiditate relativă 70%, ce înseamnă asta?
- Cum se numeste punctul de roua?
Ce instrumente sunt folosite pentru a determina umiditatea aerului? Care este senzația subiectivă a unei persoane de umiditate a aerului? După ce ați desenat o imagine, explicați structura și principiul de funcționare a higrometrelor și psicrometrelor de păr și de condensare.
Lucrare de laborator nr. 4 „Măsurarea umidității relative a aerului”
Scop: învățați să determinați umiditatea relativă a aerului, dezvolta abilități practice atunci când lucrează cu echipamente fizice.
Aparatură: termometru, pansament de tifon, apă, masă psihometrică
În timpul orelor
Înainte de finalizarea lucrării, este necesar să atrageți atenția elevilor nu numai asupra conținutului și progresului lucrării, ci și asupra regulilor de manipulare a termometrelor și a vaselor de sticlă. Trebuie reamintit că tot timpul în care termometrul nu este folosit pentru măsurători, acesta trebuie să fie în cazul lui. Când măsurați temperatura, termometrul trebuie ținut de marginea superioară. Acest lucru vă va permite să determinați temperatura cu cea mai mare precizie.
Primele măsurători de temperatură trebuie efectuate cu un termometru cu bulb uscat. Această temperatură în sala de clasă nu se va modifica în timpul funcționării.
Pentru a măsura temperatura cu un termometru umed, este mai bine să folosiți o bucată de tifon ca o cârpă. Tifonul absoarbe foarte bine și mută apa de la marginea umedă la cea uscată.
Folosind un tabel psicrometric, este ușor să determinați valoarea umidității relative.
Lăsa t c = h= 22 °C, t m = t 2= 19 °C. Apoi t = tc- 1 Ш = 3 °C.
Folosind tabelul găsim umiditatea relativă. În acest caz, este de 76%.
Pentru comparație, puteți măsura umiditatea relativă în exterior. Pentru a face acest lucru, unui grup de doi sau trei elevi care au finalizat cu succes partea principală a lucrării poate fi rugat să efectueze măsurători similare pe stradă. Acest lucru nu ar trebui să dureze mai mult de 5 minute. Valoarea umidității rezultată poate fi comparată cu umiditatea din sala de clasă.
Rezultatele lucrării sunt rezumate în concluzii. Ei ar trebui să noteze nu numai semnificațiile formale ale rezultatelor finale, ci și să indice motivele care duc la erori.
III. Rezolvarea problemelor
Întrucât această lucrare de laborator este destul de simplă ca conținut și mică ca volum, restul lecției poate fi dedicată rezolvării problemelor pe tema studiată. Pentru a rezolva probleme, nu este necesar ca toți elevii să înceapă să le rezolve în același timp. Pe măsură ce munca progresează, ei pot primi sarcini individual.
Următoarele sarcini simple pot fi sugerate:
Afară e ploaie rece de toamnă. În ce caz rufele agățate în bucătărie se vor usca mai repede: când fereastra este deschisă sau când este închisă? De ce?
Umiditatea aerului este de 78%, iar citirea becului uscat este de 12 °C. Ce temperatură arată termometrul cu bulb umed? (Răspuns: 10 °C.)
Diferența dintre citirile termometrelor uscate și umede este de 4 °C. Umiditate relativă 60%. Care sunt citirile bulbului uscat și umed? (Răspuns: t c -l9°С, t m= 10 °C.)
Teme pentru acasă
- Repetați paragraful 17 din manual.
- Sarcina nr. 3. p. 43.
Elevii raportează despre rolul evaporării în viața plantelor și animalelor.
Evaporarea în viața plantelor
Pentru existența normală a unei celule vegetale, aceasta trebuie să fie saturată cu apă. Pentru alge este o consecință naturală a condițiilor de existență a acestora pentru plantele terestre se realizează ca urmare a două procese opuse: absorbția apei de către rădăcini și evaporarea. Pentru o fotosinteză reușită, celulele purtătoare de clorofilă ale plantelor terestre trebuie să mențină cel mai strâns contact cu atmosfera înconjurătoare, care le furnizează dioxidul de carbon de care au nevoie; totuși, acest contact apropiat duce inevitabil la faptul că apa care saturează celulele se evaporă continuu în spațiul înconjurător, iar aceeași energie solară care furnizează plantei cu energia necesară fotosintezei, absorbită de clorofilă, contribuie la încălzirea frunzei. , și astfel intensifică procesul de evaporare.
Foarte puține și, în plus, plante prost organizate, precum mușchii și lichenii, pot rezista la întreruperi lungi în alimentarea cu apă și pot rezista de această dată într-o stare de uscare completă. Dintre plantele superioare, doar unii reprezentanți ai florei stâncoase și deșertice sunt capabili de acest lucru, de exemplu, rogozul, comun în nisipurile deșertului Karakum. Pentru marea majoritate a plantelor moarte, o astfel de uscare ar fi fatală și, prin urmare, scurgerea lor de apă este aproximativ egală cu aportul său.
Pentru a ne imagina amploarea evaporării apei de către plante, să dăm următorul exemplu: într-un sezon de creștere, o înflorire de floarea soarelui sau de porumb se evaporă până la 200 kg sau mai mult de apă, adică un butoi mare! Cu un astfel de consum energetic, nu este necesară o extracție mai puțin energetică a apei. În acest scop (sistemul de rădăcină, a cărui dimensiune este enormă, numără numărul de rădăcini și fire de păr de rădăcină pentru secară de iarnă a dat următoarele cifre uimitoare: au existat aproape paisprezece milioane de rădăcini, lungimea totală a tuturor rădăcinilor a fost de 600 km și suprafața lor totală era de aproximativ 225 m 2. Pe acestea rădăcinile aveau aproximativ 15 miliarde de fire de păr radiculare cu o suprafață totală de 400 m2.
Cantitatea de apă consumată de o plantă în timpul vieții depinde în mare măsură de climă. Într-un climat cald, uscat, plantele consumă nu mai puțină, și uneori chiar mai multă apă decât într-un climat mai umed, aceste plante au un sistem radicular mai dezvoltat și suprafețele frunzelor mai puțin dezvoltate; Plantele din pădurile tropicale umede și umbroase și pe malurile corpurilor de apă folosesc cea mai mică cantitate de apă: au frunze subțiri, largi și sisteme rădăcinoase și vasculare slabe. Plantele din zonele aride, unde este foarte puțină apă în sol și aerul este cald și uscat, au diverse metode de adaptare la aceste condiții dure. Plantele din deșert sunt interesante. Acestea sunt, de exemplu, cactusi, plante cu trunchiuri groase cărnoase, ale căror frunze s-au transformat în țepi. Au o suprafață mică cu volum mare, învelișuri groase, puțin permeabile la apă și vapori de apă, cu câteva stomii, aproape întotdeauna închise. Prin urmare, chiar și la căldură extremă, cactusii evaporă puțină apă.
Alte plante din zona deșertică (ghimpi de cămilă, lucernă de stepă, pelin) au frunzele subțiri cu stomatele larg deschise, care se asimilează și se evaporă viguros, datorită cărora temperatura frunzelor este semnificativ redusă. Adesea frunzele sunt acoperite cu un strat gros de peri cenușii sau albi, reprezentând un fel de ecran translucid care protejează plantele de supraîncălzire și reduce intensitatea evaporării.
Multe plante de deșert (iarba cu pene, tumbleweed, erica) au frunze dure, piele. Astfel de plante pot tolera ofilirea pe termen lung. În acest moment, frunzele lor se îndoaie într-un tub, cu stomatele situate în interiorul acestuia.
Condițiile de evaporare se schimbă dramatic iarna. Rădăcinile nu pot absorbi apa din solul înghețat. Prin urmare, din cauza căderii frunzelor, evaporarea umidității de către plantă este redusă. În plus, în absența frunzelor, mai puțină zăpadă persistă pe coroană, ceea ce protejează plantele de deteriorarea mecanică.
Rolul proceselor de evaporare pentru organismele animale
Evaporarea este metoda cel mai ușor de controlat de reducere a energiei interne. Orice condiții care fac împerecherea dificilă perturbă reglarea transferului de căldură din corp. Deci, pielea, cauciucul, pânza uleioasă, îmbrăcămintea sintetică face dificilă reglarea temperaturii corpului.
Transpiratia joaca un rol important in termoreglarea organismului; asigura constanta temperaturii corpului unei persoane sau unui animal. Datorită evaporării transpirației, energia internă scade, datorită căreia corpul se răcește.
Aerul cu o umiditate relativă de 40 până la 60% este considerat normal pentru viața umană. Când mediul înconjurător are o temperatură mai mare decât cea a corpului uman, atunci apare îmbunătățirea. Transpirația excesivă duce la răcirea corpului și ajută la lucrul în condiții de temperatură ridicată. Cu toate acestea, o astfel de transpirație activă este o povară semnificativă pentru o persoană! Dacă în același timp umiditatea absolută este mare, atunci locuința și munca devin și mai grele (tropice umede, unele ateliere, de exemplu vopsirea).
Umiditatea relativă sub 40% la temperaturi normale ale aerului este, de asemenea, dăunătoare, deoarece duce la o pierdere crescută de umiditate din organism, ceea ce duce la deshidratare.
Unele viețuitoare sunt foarte interesante din punctul de vedere al termoreglării și al rolului proceselor de evaporare. Se știe, de exemplu, că o cămilă poate rămâne fără să bea două săptămâni. Acest lucru se explică prin faptul că folosește apa foarte economic. O cămilă cu greu transpiră chiar și la o căldură de patruzeci de grade. Corpul său este acoperit cu păr gros și dens - lâna salvează de la supraîncălzire (pe spatele unei cămile într-o după-amiază înfățișată este încălzită la optzeci de grade, iar pielea de sub ea este doar până la patruzeci!). Lâna previne, de asemenea, evaporarea umezelii din corp (la o cămilă tunsă, transpirația crește cu 50%). O cămilă niciodată, chiar și la cea mai intensă căldură, nu deschide gura: până la urmă, din mucoasa cavității bucale, dacă deschizi larg gura, evaporezi multă apă! Ritmul de respirație al cămilei este foarte scăzut - de 8 ori pe minut. Din acest motiv, mai puțină apă părăsește corpul cu aer. Pe vreme caldă, totuși, rata lui de respirație crește de 16 ori pe minut. (Compară: în aceleași condiții, un taur respiră de 250 de ori, iar un câine - de 300-400 de ori pe minut.) În plus, temperatura corpului cămilei scade noaptea la 34°, iar în timpul zilei, la căldură, aceasta se ridică la 40-41°. Acest lucru este foarte important pentru economisirea apei. Cămila are, de asemenea, un dispozitiv foarte interesant pentru stocarea apei pentru utilizare ulterioară. Se știe că grăsimea, atunci când „arde” în organism, produce multă apă - 107 g din 100 g de grăsime. Astfel, dacă este necesar, o cămilă poate extrage până la o jumătate de sută de apă din cocoașe.
Din punct de vedere al economiei în consumul de apă, jerboa jumpers americani (șobolani cangur) sunt și mai uimitoare. Ei nu beau deloc. Sobolanii cangur traiesc in desertul Arizona si mesteca seminte si iarba uscata. Aproape toată apa care se află în corpul lor este endogenă, adică. produse în celule în timpul digestiei alimentelor. Experimentele au arătat că din 100 g de orz perlat, care a fost hrănit șobolanilor cangur, aceștia au primit, după ce l-au digerat și oxidat, 54 g de apă!
Sacii de aer joacă un rol important în termoreglarea păsărilor. Pe vreme caldă, umezeala se evaporă de pe suprafața interioară a sacilor de aer, ceea ce ajută la răcirea corpului. În legătură cu aceasta, pasărea își deschide ciocul pe vreme caldă. (Katz //./> Biofizica în lecţiile de fizică. - M.: Educaţie, 1974).
n. Munca independentă
Care cantitatea de căldură degajată arderea completă a 20 kg de cărbune? (Răspuns: 418 MJ)
Câtă căldură va fi eliberată în timpul arderii complete a 50 de litri de metan? Se consideră că densitatea metanului este de 0,7 kg/m3. (Răspuns: -1.7 MJ)
Pe o cană de iaurt scrie: valoare energetică 72 kcal. Exprimați valoarea energetică a produsului în J.
Valoarea calorică a dietei zilnice pentru școlari de vârsta ta este de aproximativ 1,2 MJ.
1) Vă sunt suficiente 100 g brânză de vaci grasă, 50 g pâine de grâu, 50 g carne de vită și 200 g cartofi? Date suplimentare necesare:
- brânză de vaci grasă 9755;
- pâine de grâu 9261;
- carne de vită 7524;
- cartofi 3776.
2) Este suficient să consumi 100 g de biban, 50 g de castraveți proaspeți, 200 g de struguri, 100 g de pâine de secară, 20 g de ulei de floarea soarelui și 150 g de înghețată?
Căldura specifică de ardere q x 10 3, J/kg:
- biban 3520;
- castraveți proaspeți 572;
- struguri 2400;
- pâine de secară 8884;
- ulei de floarea soarelui 38900;
- inghetata cremoasa 7498. ,
(Răspuns: 1) Aproximativ 2,2 MJ consumați - suficient; 2) Consumat La 3,7 MJ este suficient.)
Când te pregătești pentru lecții, cheltuiești aproximativ 800 kJ de energie în două ore. Îți vei recăpăta energia dacă bei 200 ml de lapte degresat și mănânci 50 g pâine de grâu? Densitatea laptelui degresat este de 1036 kg/m3. (Răspuns: Aproximativ 1 MJ consumat este suficient.)
Apa din pahar a fost turnată într-un vas încălzit de flacăra unei lămpi cu alcool și evaporată. Calculați masa alcoolului ars. Încălzirea vasului și pierderile datorate încălzirii aerului pot fi neglijate. (Răspuns: 1,26 g)
- Ce cantitate de căldură va fi eliberată în timpul arderii complete a 1 tonă de antracit? (Răspuns: 26.8. 109 J.)
- Ce masă de biogaz trebuie arsă pentru a elibera 50 MJ de căldură? (Raspuns: 2 kg.)
- Câtă căldură va fi eliberată în timpul arderii a 5 litri de păcură? Plută ness luați păcură egală cu 890 kg/m 3. (Răspuns: aproximativ 173 MJ.)
Pe cutia de ciocolate scrie: continut caloric 100 g 580 kcal. Exprimați conținutul mic al produsului în J.
Studiați etichetele diferitelor produse alimentare. Notează energia Eu cu care este valoarea (conținutul caloric) al produselor, exprimându-l în jouli sau k-Yuries (kilocalorii).
Când mergi cu bicicleta într-o oră, cheltuiești aproximativ 2.260.000 J de energie. Îți vei restabili nivelul de energie dacă mănânci 200 g de cireșe?
În aer, caracterizat printr-un număr de cantități. Apa care se evaporă de la suprafață atunci când sunt încălzite intră și se concentrează în straturile inferioare ale troposferei. Temperatura la care aerul atinge saturația cu umiditate pentru un anumit conținut de vapori de apă și constantă se numește punct de rouă.
Umiditatea este caracterizată de următorii indicatori:
Umiditate absolută(Latina absolutus - complet). Se exprimă prin masa vaporilor de apă în 1 m de aer. Calculat în grame de vapori de apă la 1 m3 de aer. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât umiditatea absolută este mai mare, deoarece mai multă apă se schimbă din lichid în vapori atunci când este încălzită. În timpul zilei, umiditatea absolută este mai mare decât noaptea. Indicatorul umidității absolute depinde de: în latitudinile polare, de exemplu, este egal cu până la 1 g pe 1 m2 de vapori de apă, la ecuator până la 30 de grame pe 1 m2 în Batumi (, coasta) umiditatea absolută este de 6 g pe 1 m, iar în Verkhoyansk ( , ) - 0,1 grame pe 1 m Acoperirea de vegetație a zonei depinde în mare măsură de umiditatea absolută a aerului;
Umiditate relativă. Acesta este raportul dintre cantitatea de umiditate din aer și cantitatea pe care o poate conține la aceeași temperatură. Umiditatea relativă este calculată ca procent. De exemplu, umiditatea relativă este de 70%. Aceasta înseamnă că aerul conține 70% din cantitatea de abur pe care o poate reține la o anumită temperatură. Dacă variația zilnică a umidității absolute este direct proporțională cu variația temperaturilor, atunci umiditatea relativă este invers proporțională cu această variație. O persoană se simte bine la 40-75%. Abaterea de la normă provoacă o stare dureroasă a corpului.
Aerul din natură este rareori saturat cu vapori de apă, dar conține întotdeauna o anumită cantitate. Nicăieri pe Pământ nu a fost înregistrată o umiditate relativă de 0%. La stațiile meteorologice se măsoară umiditatea cu ajutorul unui higrometru în plus, se folosesc înregistratoare - higrografe;
Aerul este saturat și nesaturat. Când apa se evaporă de pe suprafața oceanului sau a pământului, aerul nu poate reține vaporii de apă la infinit. Această limită depinde de. Aerul care nu mai poate reține umiditatea se numește aer saturat. Din acest aer, la cea mai mică răcire, încep să se elibereze picături de apă sub formă de rouă. Acest lucru se întâmplă deoarece apa, atunci când este răcită, trece dintr-o stare (abur) în lichidă. Aerul de deasupra unei suprafețe uscate și calde conține de obicei mai puțini vapori de apă decât ar avea la o anumită temperatură. Un astfel de aer se numește nesaturat. Când se răcește, apa nu se eliberează întotdeauna. Cu cât aerul este mai cald, cu atât este mai mare capacitatea sa de a absorbi umezeala. De exemplu, la o temperatură de -20°C, aerul nu conține mai mult de 1 g/m apă; la o temperatură de + 10°C - aproximativ 9 g/m3 și la +20°C - aproximativ 17 g/m3 Prin urmare, cu umiditate aparent ridicată a aerului în