Ответьте на вопросы, страница 119 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Почему о степени насыщения воздуха водяными парами невозможно судить по абсолютной влажности?

Решение

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в понятиях абсолютной и относительной влажности, а также в понятии насыщения воздуха водяным паром.

Абсолютная влажность ($ρ_а$) — это физическая величина, которая показывает массу водяного пара, содержащегося в единице объёма воздуха. Обычно она измеряется в граммах на кубический метр (г/м³). То есть, абсолютная влажность — это просто плотность водяного пара в воздухе.

Степень насыщения воздуха водяными парами показывает, насколько текущее содержание пара в воздухе близко к максимально возможному при данной температуре. Максимально возможное количество водяного пара, которое может удержать воздух, определяется его температурой. Чем выше температура, тем большее количество водяного пара может находиться в воздухе до начала конденсации.

Плотность водяного пара в тот момент, когда он становится насыщенным (т.е. максимально возможная плотность при данной температуре), называется плотностью насыщенного пара ($ρ_н$). Эта величина — $ρ_н$ — сильно зависит от температуры.

Таким образом, абсолютная влажность $ρ_а$ сама по себе не дает информации о степени насыщения. Рассмотрим на примере:

1. Допустим, абсолютная влажность воздуха $ρ_а = 9.4$ г/м³. Если при этом температура воздуха составляет +10 °C, то плотность насыщенного пара при этой температуре как раз равна $ρ_н(10°C) ≈ 9.4$ г/м³. В этом случае воздух полностью насыщен, его относительная влажность составляет 100%, и любая дополнительная влага или небольшое похолодание приведут к образованию тумана или росы. Воздух будет ощущаться как очень сырой.

2. Теперь рассмотрим ту же самую абсолютную влажность $ρ_а = 9.4$ г/м³, но при температуре +30 °C. Плотность насыщенного пара при такой температуре составляет $ρ_н(30°C) ≈ 30.3$ г/м³. В этом случае воздух содержит менее трети от того количества пара, которое мог бы удержать. Степень его насыщения низкая. Относительная влажность, которая как раз и характеризует степень насыщения, будет равна:

$φ = \frac{ρ_а}{ρ_н} \cdot 100% = \frac{9.4 \text{ г/м³}}{30.3 \text{ г/м³}} \cdot 100% ≈ 31%$

Такой воздух будет ощущаться как сухой.

Этот пример показывает, что одно и то же значение абсолютной влажности может соответствовать и очень сырому (полностью насыщенному) воздуху, и очень сухому, в зависимости от температуры. Следовательно, зная только абсолютную влажность, невозможно сделать вывод о том, насколько воздух близок к насыщению.

Ответ: Судить о степени насыщения воздуха водяными парами по абсолютной влажности невозможно, потому что максимальное количество пара, которое может содержаться в воздухе (состояние насыщения), сильно зависит от его температуры. Одно и то же значение абсолютной влажности может соответствовать как полностью насыщенному воздуху (при низкой температуре), так и очень сухому воздуху (при высокой температуре). Для оценки степени насыщения используют относительную влажность, которая учитывает и абсолютную влажность, и температуру.