Второй способ, страница 367 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Лабораторные работы. 10. Измерение относительной влажности воздуха - страница 367.

Условие.

Второй способ

1. В стакан с тонкими стенками налейте немного воды при комнатной температуре $t_1$ и поместите в него термометр. Измерьте температуру воды. Результат измерения запишите в таблицу.

2. Добавляйте в стакан из сосуда, где находится смесь воды со льдом, по чайной ложке холодной воды до тех пор, пока на стакане с водой комнатной температуры не появится роса.

3. Измерьте температуру $t_2$ воды в стакане при появлении росы. Результат измерения запишите в таблицу.

4. Найдите по справочнику давление $p_0$ насыщенного пара при температуре $t_2$ (оно соответствует давлению $\text{p}$ водяного пара в атмосферном воздухе) и давление $p_0$ насыщенного пара при температуре $t_1$. Запишите найденные значения в таблицу.

5. Рассчитайте относительную влажность $\phi$ воздуха, используя формулу её определения. Результат вычисления запишите в таблицу.

$t_1, \degree \text{С}$$t_2, \degree \text{С}$$p, \text{Па}$$p_0, \text{Па}$$\phi, \%$

Решение.

Поскольку в задании описан эксперимент и не приведены конкретные числовые данные, для решения задачи смоделируем его проведение и возьмем реалистичные значения для измерений.

Дано:

Температура воздуха в комнате (начальная температура воды): $t_1 = 22 \,^{\circ}\text{C}$

Температура появления росы (точка росы): $t_2 = 14 \,^{\circ}\text{C}$

---

T₁ = 22 + 273,15 = 295,15 К

T₂ = 14 + 273,15 = 287,15 К

---

Найти:

$\varphi$ - ?

Решение:

Данная задача представляет собой описание лабораторной работы по определению относительной влажности воздуха с помощью точки росы. Выполним все шаги, используя смоделированные данные.

1. В соответствии с первым пунктом, измеряем начальную температуру воды в стакане, которая равна комнатной температуре воздуха. Пусть она составляет $t_1 = 22 \,^{\circ}\text{C}$. Заносим это значение в таблицу.

Ответ: $t_1 = 22 \,^{\circ}\text{C}$

2-3. Охлаждаем воду в стакане, добавляя холодную воду со льдом, до момента появления на внешних стенках стакана капель сконденсировавшейся воды (росы). Температура, при которой это происходит, называется точкой росы. Это означает, что воздух вблизи холодной стенки стакана охладился до такой температуры, при которой содержащийся в нем водяной пар стал насыщенным. Измеряем эту температуру. Пусть она оказалась равной $t_2 = 14 \,^{\circ}\text{C}$. Заносим это значение в таблицу.

Ответ: $t_2 = 14 \,^{\circ}\text{C}$

4. Теперь необходимо найти по справочным таблицам давление насыщенного водяного пара для измеренных температур.
Давление насыщенного пара при температуре точки росы $t_2 = 14 \,^{\circ}\text{C}$ равно парциальному давлению $\text{p}$ водяного пара в воздухе. По таблице находим: $p = 1,60 \text{ кПа} = 1600 \text{ Па}$.
Давление насыщенного пара при комнатной температуре $t_1 = 22 \,^{\circ}\text{C}$ обозначается как $p_0$. По таблице находим: $p_0 = 2,64 \text{ кПа} = 2640 \text{ Па}$.
Заносим эти значения в таблицу.

Ответ: $p = 1600 \text{ Па}$, $p_0 = 2640 \text{ Па}$

5. Рассчитываем относительную влажность воздуха $\varphi$ по определению. Относительная влажность — это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Формула для расчета:

$\varphi = \frac{p}{p_0} \times 100\%$

Подставляем наши значения:

$\varphi = \frac{1600 \text{ Па}}{2640 \text{ Па}} \times 100\% \approx 0,606 \times 100\% \approx 60,6\%$

Округлим результат до целых. Результат вычислений заносим в таблицу.

Ответ: $\varphi \approx 61\%$

Итоговая заполненная таблица:

$t_1, \,^{\circ}\text{C}$	$t_2, \,^{\circ}\text{C}$	$p, \text{ Па}$	$p_0, \text{ Па}$	$\varphi, \%$
22	14	1600	2640	61