Технические объекты, страница 264 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 10. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 47. Влажность воздуха. Вопросы - страница 264.

Условие.

Знакомство с техническими объектами

На рис. 198 изображён физический прибор – психрометр. Он состоит из двух одинаковых термометров, установленных на подставке. Колба одного из термометров обёрнута тканью, конец которой опущен в воду. По разности температур этих термометров и специальным таблицам определяют относительную влажность воздуха в месте нахождения психрометра.

a) Почему термометры показывают разные значения температуры?

б) При каком условии разность показаний двух термометров уменьшается?

в) К какому значению будет приближаться относительная влажность воздуха, если разность показаний двух термометров близка к нулю?

Рис. 198

Решение.

а) Термометры показывают разные значения температуры, потому что они измеряют температуру в разных условиях. Левый, "сухой" термометр, измеряет температуру окружающего воздуха. Правый, "влажный" термометр, имеет резервуар, обёрнутый влажной тканью. С поверхности этой ткани постоянно испаряется вода. Процесс испарения — это фазовый переход, который требует поглощения энергии (теплоты парообразования) из окружающей среды. Эту энергию вода забирает у резервуара термометра, что приводит к его охлаждению. Поэтому влажный термометр всегда показывает температуру, которая либо равна температуре сухого, либо ниже неё.
Ответ: Термометры показывают разные значения температуры из-за охлаждения "влажного" термометра в процессе испарения с его поверхности воды.

б) Разность показаний двух термометров ($T_{сухого} - T_{влажного}$) напрямую зависит от скорости испарения воды с влажной ткани. Скорость испарения, в свою очередь, зависит от того, насколько воздух уже насыщен водяным паром, то есть от его относительной влажности. Чем выше относительная влажность воздуха, тем медленнее происходит испарение. Медленное испарение означает меньшее охлаждение влажного термометра, и, следовательно, разность показаний между сухим и влажным термометрами уменьшается.
Ответ: Разность показаний двух термометров уменьшается при увеличении относительной влажности окружающего воздуха.

в) Если разность показаний двух термометров близка к нулю, это означает, что показания сухого и влажного термометров практически совпадают ($T_{сухого} \approx T_{влажного}$). Такое возможно только в том случае, если процесс испарения воды с поверхности влажной ткани прекращается (или скорость испарения равна скорости конденсации). Это происходит тогда, когда воздух полностью насыщен водяным паром и не может больше принимать влагу. Состояние полного насыщения воздуха водяным паром соответствует относительной влажности 100%.
Ответ: Если разность показаний двух термометров близка к нулю, относительная влажность воздуха будет приближаться к 100%.