Жидкость закипает, когда давление насыщенного пара сравнивается с давлением внутри жидкости.

Задание 10 № 1001

На рисунке представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.

 

Психрометрическая таблица представлена ниже.

Какой была относительная влажность воздуха в тот момент, когда проводилась съемка? (Ответ дайте в процентах.)

 

Задание 10 № 3218 (Решу ЕГЭ)

Давление пара в помещении при температуре 5 °C равно 756 Па. Давление насыщенного пара при этой же температуре равно 880 Па. Какова относительная влажность воздуха? (Ответ дать в процентах, округлив до целых.)

 

- Для проведения практической работы нам необходимо следующее оборудование:

Термометр, влажная марля, психрометрическая таблица по которой мы будем определять относительную влажность воздуха, бланк в который мы будем записывать показания

 

Конечно, уменьшиться, потому что вода испаряется, термометр охлаждается.

 

 

 

Решение.

Относительная влажность воздуха определяется следующим образом: где — давление пара в помещении, а — давление насыщенного пара при той же температуре (эта величина зависит только от температуры воздуха в сосуде). Таким образом, относительная влажность воздуха в помещении равна

Ответ: 86.

V.Подведение итогов, рефлексия

Вопросы для закрепления:

1.Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется НАСЫЩЕННЫМ.

2.Давление насыщенного пара зависит от температуры и концентрации молекул.

3. Влажность содержание водяного пара в воздухе.

4. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы другие газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара.

5. Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

6. Относительная влажность воздуха – это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

7. Приборы: Волосной гигрометр, Психрометр, Конденсационный гигрометр

8. Проводится тест по вариантам на закрепление нового материала.

 

Отвечают на вопросы

VI. Домашнее задание

Читать п.68-70, выполнить тест на с.234

 

 

Задание 10 № 1001

На рисунке представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.

 

Психрометрическая таблица представлена ниже.

 

Какой была относительная влажность воздуха в тот момент, когда проводилась съемка? (Ответ дайте в процентах.)

 

 

 

Вариант №1

1.Парообразование –

А) процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое состояние;

Б) процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное;

В) процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое.

2. Интенсивность процесса испарения зависит:

А) от площади свободной поверхности;

Б) от температуры жидкости;

В) от наличия вентиляции;

Г) от рода жидкости;

Д) от температуры окружающей среды;

Е) от величины архимедовой силы.

3.Температура кипения:

А) с ростом атмосферного давления увеличится;

Б) с ростом атмосферного давления уменьшится;

В) не зависит от атмосферного давления.

4. Насыщенный пар – это:

А) пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью;

Б) пар, образующийся над кипящей жидкостью;

В) пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

5. Давление насыщенного пара:

А) зависит от занимаемого им объема;

Б) не зависит от занимаемого им объема.

Вариант №2

1.Виды парообразования:

А) конденсация; Б) испарение; В) конвекция; Г) кипение.

2.Испарение – это:

А) процесс парообразования по всему объему жидкости;

Б) процесс парообразования с поверхности жидкости;

В) процесс, обратный кипению;

Г) процесс перехода вещества из газообразной фазы в жидкую.

3. Температура жидкости при испарении:

А) температура жидкости остается неизменной;

Б) температура жидкости увеличивается;

В) температура жидкости уменьшается.

4.Температура кипения – это:

А) температура, при которой давление насыщенного пара в пузырьках равняется атмосферному давлению;

Б) температура, при которой давление насыщенного пара в пузырьках равняется давлению в жидкости;

В) температура, при которой давление насыщенного пара в пузырьках равняется гидростатическому давлению.

5. Температура жидкости при кипении зависит от:

А) от рода жидкости;

Б) от атмосферного давления;

В) от температуры окружающей среды;

6.Как изменится давление насыщенного пара при уменьшении его объема?

А) увеличится; Б) уменьшится; В) не изменится.

7. Плотность насыщенного пара:

А) зависит от занимаемого им объема;

Б) не зависит от занимаемого им объема.

Закон Дальтона

Основные закономерности, которые мы с вами получали в рамках изучения молекулярно-кинетической теории, относятся к так называемым чистым газам, т. е. газам, состоящим из атомов или молекул одного сорта. Однако очень часто приходится иметь дело со смесью газов. Самым простым и распространенным примером такой смеси является атмосферный воздух, который окружает нас. Как мы знаем, он на 78 % состоит из азота, на 21 % с лишним – из кислорода, а оставшийся процент занимают водяные пары и другие газы (рис. 1).

Рис. 1. Состав атмосферного воздуха

Каждый из газов, который входит в состав воздуха или любой другой смеси газов, безусловно, вносит свой вклад в общее давление данной смеси газов. Вклад каждого отдельного такого компонента носит название парциальное давление газа, т. е. то давление, которое оказывал бы данный газ в отсутствии других компонент смеси.

Английский химик Джон Дальтон экспериментальным путем установил, что для разреженных газовых смесей общее давление есть простая сумма парциальных давлений всех компонент смеси:

Данное соотношение носит название закона Дальтона.

Доказательство закона Дальтона в рамках молекулярно-кинетической теории хотя и не особо сложное, однако достаточно громоздкое, поэтому приводить здесь мы его не будем. Качественно же объяснять этот закон достаточно просто, если учесть тот факт, что мы взаимодействием между молекулами пренебрегаем, т. е. молекулы представляют собой упругие шары, которые могут только сталкиваться друг с другом и со стенками сосуда. На практике модель идеального газа хорошо работает лишь для достаточно разреженных систем. В случае же плотных газов будут наблюдаться отклонения от выполнения закона Дальтона.

 

Парциальное давление p водяных паров является одним из показателей влажности воздуха, который измеряется в паскалях или миллиметрах ртутного столба.

Давление водяного пара зависит от концентрации его молекул в воздухе, а также от абсолютной температуры последнего. Чаще за характеристику влажности принимают плотность ρ водяного пара, содержащегося в воздухе, она называется абсолютной влажностью.

Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздуха. Соответственно, единица измерения абсолютной влажности – . Оба упомянутых показателя влажности связаны уравнением Менделеева – Клапейрона.

– молярная масса водяного пара;

– его абсолютная температура.

То есть, зная один из показателей, например плотность, мы можем легко определить другой, то есть давление.

Мы с вами знаем, что водяной пар может быть как ненасыщенным, так и насыщенным. В целом водяной пар в атмосфере, несмотря на наличие большого количества водоемов (океаны, моря, реки, озера и так далее), является ненасыщенным, ведь наша атмосфера не является закрытым сосудом. Однако перемещение воздушных масс (ветра, ураганы и так далее) приводят к тому, что в разных точках Земли в каждый момент времени наблюдается разное соотношение между скоростями конденсации и испарением воды, вследствие чего в отдельных местах пар может достигать насыщения. К чему это приводит? К тому, что в такой местности пар начинает конденсироваться, ведь мы помним, что насыщенный пар всегда контактирует со своей жидкостью. Как результат, может образоваться туман или облака, выпасть роса. Температура, при которой пар становится насыщенным, называется точкой росы. Давление водяного пара (насыщенного) в точке росы обозначим .

Подумайте, почему, как правило, роса выпадает ранним утром. Что в этот момент суток происходит с температурой, а следовательно, и с предельным давлением, с давлением насыщенного пара? Очевидно, что знание абсолютной влажности или парциального давления водяного пара не дает нам никакого представления о том, насколько близок или далек данный пар от насыщения, а ведь именно от этой удаленности или близости к насыщению и зависит скорость процессов испарения и конденсации, т. е. тех процессов, которые и обуславливают жизнедеятельность живых организмов.

Значение влажности

Люди восприимчивы к значению относительной влажности, от нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. При высокой влажности, особенно в жаркий день, это испарение уменьшается, вследствие чего нарушается нормальный теплообмен организма с окружающей средой. В сухом воздухе, наоборот, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, от чего высыхают, например, слизистые оболочки дыхательных путей. Наиболее благоприятной для человека является относительная влажность в интервале 40–60 %.

Важна также роль водяного пара в формировании погодных условий. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и к последующему выпадению осадков, что, безусловно, имеет значение для любых аспектов нашей жизни и для народного хозяйства. Во многих производственных процессах поддерживаются искусственные режимы влажности. Примером таких процессов являются ткацкие, кондитерские, фармацевтические цеха и многие другие. В библиотеках и музеях для сохранения книг и экспонатов также важно поддерживать определенное значение относительной влажности, поэтому в таких учреждениях во всех помещениях обязательно на стене висит психрометр.

Относительная влажность

Еще раз обсудим проблематику. Сделаем это на простом примере. Представьте себе, что в некоем транспортном средстве находится 20 человек. Много это или мало? Мы не сможем этого определить, пока не будем знать максимальную вместимость данного автомобиля или данного транспортного средства. 20 человек в легковой машине – это много, а 20 человек в большом автобусе – не так уж и много. Аналогично и в случае с абсолютной влажностью, т. е. с парциальным давлением водяного пара: нам необходимо его с чем-то сравнивать. С чем же сравнивать это парциальное давление? Ответ нам подсказывает прошлый урок. Какое важное, особое значение есть у давления водяного пара? Это давление насыщенного водяного пара. Если мы будем сравнивать парциальное давление водяного пара при данной температуре с давлением насыщенного водяного пара при этой же температуре, мы сможем более точно охарактеризовать ту самую влажность воздуха. Чтобы охарактеризовать удаленность состояния пара от насыщения, ввели специальную величину, называемую относительной влажностью.

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

Теперь ясно, что чем меньше относительная влажность, тем дальше тот или иной пар от насыщения. Так, например, если значение относительной влажности равно 0, то фактически водяного пара в воздухе нет. Т. е. у нас невозможна конденсация, а при значении относительной влажности 100 % весь водяной пар, который находится в воздухе, является насыщенным, т. к. его давление равно давлению насыщенного водяного пара при данной температуре. Таким способом мы теперь точно определи, что такое та влажность, значение которой нам каждый раз сообщают в прогнозах погоды.

Воспользовавшись уравнением Менделеева – Клапейрона, мы можем получить для относительной влажности альтернативную формулу, в которую входит теперь значение плотности водяного пара, содержавшегося в воздухе, и плотность насыщенного пара при той же температуре.

Формула относительной влажности

– плотность водяного пара, содержавшегося в воздухе;

– плотность насыщенного пара при той же температуре.

Для расчета относительной влажности, как мы только что убедились, нам необходимо знать значение давления или плотности насыщенного пара при данной температуре.

На прошлом уроке, изучая насыщенный пар, мы говорили об этой зависимости, однако ее аналитический вид весьма сложен, наших математических знаний еще не достаточно. Как же быть в этом случае? Выход очень прост – вместо записи этих формул в аналитическом виде мы будем пользоваться таблицами значения давления и плотности насыщенного пара при данной температуре. Эти таблицы есть как в учебниках, так и в любом справочнике технических величин.

Как определить парциальное давление или плотность водяного пара при данной температуре? Мы научимся этим пользоваться в следующих разделах урока.

 

Жидкость закипает, когда давление насыщенного пара сравнивается с давлением внутри жидкости.

- Как будет меняться температура кипения воды, если сосуд с водой опускать в глубокую шахту.

 

 

- Какой главный источник водяного пара в атмосфере?

 

 

- В зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности. Окружающий нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности водоемов и растительности всегда содержит в себе водяные пары.

 

- Содержание водяного пара в воздухе, т. е. его влажность можно охарактеризовать несколькими величинами. Какими?

 

1. Абсолютная влажность - плотность водяного пара в воздухе (СЛАЙД 14)

Физический смысл: абсолютной влажностью воздуха называют массу водяного пара, содержащегося в 1м³ воздуха, при данной температуре, т. е это плотность водяных паров в воздух при данной температуре.

Ед. измерения кг/м³ или 1г/м³ =0,001 кг/м ³

Например: при t=16°C абс. влаж. возд. 4г/м³ Как вы думаете, что это значит?

 

 

- Что представляет собой воздух?

- Каждый газ вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на тела?

 

2. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все основные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара (р) или упругостью водяного пара. Его выражают в Па или мм. рт. ст.

По величине абсолютной влажности нельзя судить о степени влажности воздуха (в/в), т. к. при одинаковой массе водяного пара в нем, но большей температуре, воздух будет суше, а при меньшей температуре - влажнее. (t >; воздух - суше, t <;воздух - влажнее).

 

- Что нужно сделать, если мы зашли в холодное время года в помещение, где не топлено и сыро.

 

- Но абсолютная влажность воздуха при этом практически не изменится. Чтобы определить степень влажности воздуха, т. е. судить о том, какой он: сухой или влажный, надо знать, насколько близок водяной пар к состоянию насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.

 

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

Относительную влажность измеряют в процентах. Очевидно, что все эти величины скалярные. Влажность воздуха не может быть выше 100%. Если воздух, в котором содержится насыщенный водяной пар, нагреть, то пар перестанет быть насыщенным, хотя плотность водяного пара в нем не изменится. При этом относительная влажность воздуха уменьшится, т. е воздух станет суше.

 

- От чего зависит сухость или влажность воздуха?

 

-Влажность воздуха определяют с помощью различных приборов (СЛАЙД 15-17)

Записывают в тетрадь ОК

 

 

Испарение – это процесс парообразования, который протекает с поверхности жидкости при любой температуре.

Конденсация – это процесс превращения пара в жидкость.

От рода жидкости, температуры, площади поверхности жидкости, от ветра.

 

 

Вода, испаряясь по всей поверхности тела, уносит тепло. Ветер же ускоряет процесс испарения

 

 

Увеличиваться, потому что сосуд закрыт, и молекулы будут находиться в ограниченном пространстве

 

Процесс конденсации. Чем больше плотность пара, тем большее число молекул возвращается в жидкость. В результате в закрытом сосуде устанавливается динамическое равновесие между жидкостью и паром, те число молекул, покидающих поверхность жидкости за некоторый промежуток времени, будет равно в среднем числу молекул пара, возвратившихся за тоже время в жидкость.

 

Нет, не часто, в основном потоки воздуха уносят молекулы

 

Увеличиваться и через промежуток времени жидкость начнет кипеть.

 

 

Зависит от рода жидкости и давления внешней среды. При повышении давления температура кипения увеличивается и чем больше внешнее давление, тем выше температура кипения.

tкипения воды повысится, чем больше давление, тем выше t.

 

Испарение воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы, растений, поэтому в атмосфере Земли всегда содержится водяной пар.

 

Выступления учащихся (2-3 мин):

1.Туман – атмосферное явление, скопление в воздухе мельчайших продуктов конденсации водяного пара. Относительная влажность близка к 100%.

2.Роса –вид атмосферных осадков. Из-за охлаждения воздуха водяной пар конденсируется на объектах вблизи земли и превращается в капли воды.

3.Иней -один из видов нарастающих твердых атмосферных осадков

 

Что при данной t, каждый кубический метр воздуха содержит 4г водяного пара.

Смесь газов и водяного пара.

Да

 

 

Его нужно протопить и станет сухо.

 

Зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.

 

IV. Закрепление изученного

1.Практическая работа

Работа в парах. Один из учеников проводит практическую работу с объяснением у доски. После проведения практической работы представитель от каждой группы делает сообщения о результатах измерения. Также обсуждается появление погрешности в измерениях.

Итак, берем термометр и фиксируем показания температуры. Что бы точно снять показания необходимо поднять термометр на уровень глаз. Температура, например 20. С, затем берем мокрую марлю и оборачиваем термометр. Ждем когда температура измениться.

-Как вы думаете, температура увеличится, или уменьшится?

Теперь записывает показание влажного термометра, например 16 С. Находим разность и совмещаем показания сухого термометра и разности и находим относительную влажность воздуха. Например, 50. Делаем вывод.

Комфортная влажность воздуха 40-60%

 

2.Решение задач

Задание 10 № 1001

На рисунке представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.

 

Психрометрическая таблица представлена ниже.

Какой была относительная влажность воздуха в тот момент, когда проводилась съемка? (Ответ дайте в процентах.)

 

Задание 10 № 3218 (Решу ЕГЭ)

Давление пара в помещении при температуре 5 °C равно 756 Па. Давление насыщенного пара при этой же температуре равно 880 Па. Какова относительная влажность воздуха? (Ответ дать в процентах, округлив до целых.)

 

- Для проведения практической работы нам необходимо следующее оборудование:

Термометр, влажная марля, психрометрическая таблица по которой мы будем определять относительную влажность воздуха, бланк в который мы будем записывать показания

 

Конечно, уменьшиться, потому что вода испаряется, термометр охлаждается.

 

 

 

Решение.

Относительная влажность воздуха определяется следующим образом: где — давление пара в помещении, а — давление насыщенного пара при той же температуре (эта величина зависит только от температуры воздуха в сосуде). Таким образом, относительная влажность воздуха в помещении равна

Ответ: 86.

V.Подведение итогов, рефлексия

Вопросы для закрепления:

1.Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется НАСЫЩЕННЫМ.

2.Давление насыщенного пара зависит от температуры и концентрации молекул.

3. Влажность содержание водяного пара в воздухе.

4. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы другие газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара.

5. Абсолютная влажность – плотность водяного пара в воздухе.

6. Относительная влажность воздуха – это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

7. Приборы: Волосной гигрометр, Психрометр, Конденсационный гигрометр

8. Проводится тест по вариантам на закрепление нового материала.

 

Отвечают на вопросы

VI. Домашнее задание

Читать п.68-70, выполнить тест на с.234

 

 

Задание 10 № 1001

На рисунке представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.

 

Психрометрическая таблица представлена ниже.

 

Какой была относительная влажность воздуха в тот момент, когда проводилась съемка? (Ответ дайте в процентах.)

 

 

 

Вариант №1

1.Парообразование –

А) процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое состояние;

Б) процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное;

В) процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое.

2. Интенсивность процесса испарения зависит:

А) от площади свободной поверхности;

Б) от температуры жидкости;

В) от наличия вентиляции;

Г) от рода жидкости;

Д) от температуры окружающей среды;

Е) от величины архимедовой силы.

3.Температура кипения:

А) с ростом атмосферного давления увеличится;

Б) с ростом атмосферного давления уменьшится;

В) не зависит от атмосферного давления.

4. Насыщенный пар – это:

А) пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью;

Б) пар, образующийся над кипящей жидкостью;

В) пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

5. Давление насыщенного пара:

А) зависит от занимаемого им объема;

Б) не зависит от занимаемого им объема.