Номер 12, страница 287 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 6. Термодинамика. Параграф 35. Фазовые переходы - номер 12, страница 287.

Условие.

12. Расскажите об относительной влажности.

Решение.

Определение относительной влажности

Относительная влажность воздуха — это физическая величина, которая показывает, насколько воздух насыщен водяным паром. Она выражается в процентах и представляет собой отношение количества водяного пара, фактически содержащегося в воздухе при данной температуре, к максимальному количеству водяного пара, которое воздух мог бы содержать при той же температуре (состояние насыщения).

Иными словами, относительная влажность показывает степень насыщения воздуха водяным паром. Если относительная влажность составляет 100%, это означает, что воздух полностью насыщен паром, и при малейшем понижении температуры избыток влаги начнет конденсироваться, например, в виде росы или тумана.

Формула для расчета

Относительную влажность ($\phi$) можно вычислить, используя две основные формулы:

1. Через парциальное давление водяного пара:

$\phi = \frac{p}{p_{н}} \times 100\%$

где:
$\text{p}$ — это парциальное давление водяного пара, который фактически содержится в воздухе (то есть давление, которое имел бы водяной пар, если бы он один занимал весь объём воздуха);
$p_{н}$ — это давление насыщенного водяного пара при той же температуре. Давление насыщенного пара является максимально возможным давлением пара при данной температуре и зависит только от нее (его значения можно найти в специальных таблицах).

2. Через плотность водяного пара (абсолютную влажность):

$\phi = \frac{\rho}{\rho_{н}} \times 100\%$

где:
$\rho$ — это абсолютная влажность, то есть фактическая плотность водяного пара в воздухе (масса пара в 1 м³ воздуха, измеряется в г/м³);
$\rho_{н}$ — это плотность насыщенного водяного пара при той же температуре.

Связанные понятия

Абсолютная влажность — это масса водяного пара, содержащаяся в единице объема воздуха (например, в г/м³). Это прямая характеристика количества влаги в воздухе.

Точка росы — это температура, до которой должен охладиться воздух при постоянном давлении, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в воду. В точке росы относительная влажность равна 100%.

Измерение относительной влажности

Для измерения относительной влажности используются специальные приборы:
– Гигрометр: Прибор, который непосредственно измеряет влажность. Существуют разные типы гигрометров: волосяной, плёночный, электронный.
– Психрометр: Прибор, состоящий из двух термометров — сухого и влажного (его резервуар обернут влажной тканью). Из-за испарения воды влажный термометр охлаждается и показывает более низкую температуру, чем сухой. По разности их показаний с помощью специальных психрометрических таблиц определяют относительную влажность. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение и тем больше разница температур.

Значение относительной влажности

Относительная влажность имеет большое значение в различных сферах жизни и деятельности человека:
– Комфорт и здоровье: Оптимальной для человека считается влажность в диапазоне 40–60%. Слишком сухой воздух (ниже 30%) может вызывать сухость слизистых оболочек, что повышает уязвимость к респираторным инфекциям. Слишком влажный воздух (выше 70%), особенно при высокой температуре, затрудняет испарение пота, что приводит к перегреву организма и ощущению духоты.
– Погода и климат: Влажность является ключевым фактором в формировании облаков, тумана, росы, инея и атмосферных осадков.
– Технологические процессы и хранение: Контроль влажности критически важен в музеях и архивах для сохранности экспонатов, в производстве электроники, на складах с продуктами питания, древесиной и бумагой, так как эти материалы могут портиться или деформироваться при неправильной влажности.

Ответ: Относительная влажность — это величина, показывающая степень насыщенности воздуха водяным паром, выраженная в процентах. Она определяется как отношение парциального давления (или плотности) водяного пара в воздухе к давлению (или плотности) насыщенного пара при той же температуре. Эта характеристика важна для оценки погодных условий, комфорта человека, а также для многих технологических процессов.