Номер 1, страница 153 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Определите влажность воздуха доступными вам способами.

Влажность воздуха — это характеристика, которая показывает содержание водяного пара в атмосфере. Для её количественного описания используют понятия абсолютной и относительной влажности. Относительная влажность, измеряемая в процентах (%), показывает степень насыщения воздуха водяным паром по отношению к максимально возможному при данной температуре. Определить относительную влажность можно несколькими способами, различающимися по точности и доступности.

1. С помощью психрометра

Психрометрический метод является одним из наиболее точных и широко используемых в метеорологии и лабораторной практике. Он основан на зависимости скорости испарения воды от влажности окружающего воздуха.

Для измерения используется прибор психрометр, который состоит из двух термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра обернут тканью, конец которой опущен в сосуд с водой. Вода, испаряясь с ткани, охлаждает термометр. Чем ниже влажность воздуха, тем интенсивнее идет испарение и тем сильнее охлаждается влажный термометр. Разница в показаниях двух термометров и служит основой для вычисления влажности.

Порядок действий:

1. Записать показания сухого термометра ($t_{сух}$).

2. Записать показания влажного термометра ($t_{вл}$).

3. Вычислить разность температур: $\Delta t = t_{сух} - t_{вл}$.

4. С помощью специальной психрометрической таблицы найти значение относительной влажности, соответствующее измеренной температуре сухого термометра и вычисленной разности температур.

Пример расчета:

Дано:

Показания сухого термометра: $t_{сух} = 23^\circ\text{C}$

Показания влажного термометра: $t_{вл} = 18^\circ\text{C}$

Найти:

Относительную влажность воздуха $\phi$.

Решение:

Сначала найдем разность показаний термометров: $\Delta t = t_{сух} - t_{вл} = 23^\circ\text{C} - 18^\circ\text{C} = 5^\circ\text{C}$.

Далее, используя психрометрическую таблицу, на пересечении строки "Температура по сухому термометру, $^\circ\text{C}$" со значением 23 и столбца "Разность температур сухого и влажного термометров, $^\circ\text{C}$" со значением 5 находим искомое значение относительной влажности. Для данных значений оно составляет 59%.

Ответ:

Относительная влажность воздуха составляет 59%.

2. С помощью гигрометра

Гигрометр — это прибор, специально предназначенный для прямого измерения влажности воздуха. Существуют различные типы гигрометров, но в быту наиболее распространены цифровые.

Цифровой (электронный) гигрометр: Самый простой в использовании прибор. Его работа основана на изменении электрических свойств (например, емкости или сопротивления) специального сенсора под воздействием влаги из воздуха. Прибор автоматически преобразует эти изменения в значение относительной влажности и выводит его на дисплей. Для измерения достаточно разместить гигрометр в помещении и через несколько минут считать показания.

Волосяной гигрометр: Классический тип гигрометра, действие которого основано на свойстве обезжиренного человеческого или конского волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха. Это изменение через систему рычагов передается на стрелку-указатель.

Ответ: Влажность воздуха можно измерить напрямую с помощью специального прибора — гигрометра (например, цифрового или волосяного), считав показания с его дисплея или шкалы.

3. Метод определения точки росы

Этот метод можно реализовать с помощью подручных средств. Он основан на физическом явлении конденсации — переходе водяного пара в жидкое состояние при охлаждении воздуха до определенной температуры, называемой точкой росы.

Порядок действий:

1. Возьмите блестящий сосуд (например, металлический или стеклянный стакан) и налейте в него воду комнатной температуры.

2. Поместите в воду термометр.

3. Начните постепенно охлаждать воду, добавляя в нее небольшие порции льда и постоянно перемешивая.

4. Внимательно наблюдайте за внешней поверхностью стакана. Температура, при которой на стенках появятся первые капельки конденсата (росы), и есть температура точки росы ($t_р$).

5. Измерьте температуру воздуха в помещении ($t_{воздуха}$).

6. Для расчета относительной влажности $\phi$ нужно найти в справочных таблицах значения давления насыщенного водяного пара $p_н$ для температуры воздуха ($p_н(t_{воздуха})$) и для точки росы ($p_н(t_р)$). Затем рассчитать влажность по формуле:

$\phi = \frac{p_{н}(t_р)}{p_{н}(t_{воздуха})} \cdot 100\%$

Пример расчета:

Дано:

Температура воздуха в помещении: $t_{воздуха} = 25^\circ\text{C}$

Температура точки росы (появления конденсата): $t_р = 15^\circ\text{C}$

Найти:

Относительную влажность воздуха $\phi$.

Решение:

Из таблиц находим давление насыщенного водяного пара:

При $t_{воздуха} = 25^\circ\text{C}$ давление $p_{н}(t_{воздуха}) = 3,17$ кПа.

При $t_р = 15^\circ\text{C}$ давление $p_{н}(t_р) = 1,71$ кПа.

Рассчитываем относительную влажность:

$\phi = \frac{1,71 \text{ кПа}}{3,17 \text{ кПа}} \cdot 100\% \approx 53,9\%$

Ответ:

Относительная влажность воздуха составляет примерно 54%.

4. Народные (качественные) способы

Существуют способы, позволяющие дать лишь качественную, очень грубую оценку влажности воздуха. Они основаны на наблюдении за гигроскопичными материалами, которые меняют свои свойства в зависимости от влажности.

Еловая шишка: В сухом воздухе чешуйки шишки раскрыты, а при повышении влажности — закрываются. Таким образом, раскрытая шишка указывает на низкую влажность, а плотно сжатая — на высокую.

Поваренная соль: В открытой солонке соль остается сухой и рассыпчатой при низкой влажности. Если же влажность воздуха высокая, соль впитывает влагу и образует комки.

Ответ: Очень грубо оценить влажность воздуха (высокая или низкая) можно по народным приметам: наблюдая за поведением еловой шишки (открыта/закрыта) или состоянием поваренной соли (рассыпчатая/комкуется).