Задание, страница 122 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание

1. Прочитайте о принципах действия конденсационного гигрометра и психрометра.

2. Составьте алгоритм определения относительной влажности воздуха с использованием приборов.

3. Определите влажность воздуха в кабинете физики, коридоре и фойе школы.

1. Прочитайте о принципах действия конденсационного гигрометра и психрометра.

Принцип действия конденсационного гигрометра.
Этот прибор предназначен для определения точки росы — температуры, до которой должен охладиться воздух при неизменном давлении, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться. Гигрометр имеет охлаждаемую полированную металлическую поверхность (зеркало). Процесс измерения заключается в следующем:
1. Поверхность зеркала постепенно охлаждают, одновременно измеряя её температуру.
2. Фиксируют температуру, при которой на зеркале появляются первые капли сконденсировавшейся влаги (росы). Эта температура и есть точка росы ($t_{росы}$).
3. Измеряют температуру окружающего воздуха ($t_{воздуха}$).
4. По определению, парциальное давление водяного пара ($p$) в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре точки росы ($p_н(t_{росы})$). Это значение находят в справочных таблицах.
5. Используя те же таблицы, находят давление насыщенного пара, соответствующее температуре воздуха ($p_н(t_{воздуха})$).
6. Относительная влажность воздуха ($\phi$) вычисляется по формуле: $ \phi = \frac{p}{p_{н}(t_{воздуха})} \times 100\% = \frac{p_{н}(t_{росы})}{p_{н}(t_{воздуха})} \times 100\% $.

Принцип действия психрометра.
Психрометр состоит из двух термометров: сухого и влажного. Сухой термометр измеряет температуру окружающего воздуха ($t_{сух}$). Резервуар влажного термометра обёрнут тканью, которая постоянно смачивается водой. Вода, испаряясь с ткани, охлаждает резервуар, поэтому влажный термометр показывает более низкую температуру ($t_{вл}$). Скорость испарения зависит от относительной влажности воздуха: чем суше воздух, тем интенсивнее испарение и тем больше разность показаний термометров ($\Delta t = t_{сух} - t_{вл}$). При 100% влажности испарение отсутствует, и оба термометра показывают одинаковую температуру. Зная температуру по сухому термометру и разность температур, относительную влажность определяют по специальной психрометрической таблице.

Ответ: Принцип действия конденсационного гигрометра основан на измерении точки росы и последующем расчёте влажности по формуле с использованием табличных данных. Принцип действия психрометра основан на измерении разности температур сухого и влажного термометров, которая зависит от скорости испарения воды (и, следовательно, от влажности воздуха), с последующим определением влажности по психрометрической таблице.

2. Составьте алгоритм определения относительной влажности воздуха с использованием приборов.

Алгоритм определения относительной влажности с помощью психрометра:
1. Смочить ткань на резервуаре влажного термометра (желательно дистиллированной водой).
2. Расположить прибор в месте измерения и подождать 5-10 минут для стабилизации показаний термометров.
3. Записать показание сухого термометра ($t_{сух}$).
4. Записать показание влажного термометра ($t_{вл}$).
5. Рассчитать разность показаний термометров: $\Delta t = t_{сух} - t_{вл}$.
6. По психрометрической таблице на пересечении строки, соответствующей показанию сухого термометра, и столбца, соответствующего разности температур, найти значение относительной влажности в процентах.

Алгоритм определения относительной влажности с помощью конденсационного гигрометра:
1. Измерить температуру воздуха $t_{воздуха}$ в помещении.
2. Охлаждая зеркальце гигрометра, определить температуру $t_{росы}$, при которой на нём появляются первые признаки конденсата (росы).
3. По таблице давления насыщенного водяного пара найти: давление $p_н(t_{росы})$ при температуре точки росы и давление $p_н(t_{воздуха})$ при температуре воздуха.
4. Рассчитать относительную влажность ($\phi$) по формуле: $ \phi = \frac{p_{н}(t_{росы})}{p_{н}(t_{воздуха})} \times 100\% $.

Ответ: Выше приведены пошаговые алгоритмы для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометра и конденсационного гигрометра.

3. Определите влажность воздуха в кабинете физики, коридоре и фойе школы.

Поскольку для выполнения этого задания требуется провести реальные измерения, ниже представлен пример расчёта на основе гипотетических данных, полученных с помощью психрометра.

Измерение в кабинете физики

Дано:

Показание сухого термометра: $t_{сух} = 22^\circ C$
Показание влажного термометра: $t_{вл} = 17^\circ C$

Найти:

Относительную влажность воздуха $\phi_1$

Решение:

1. Находим разность температур: $\Delta t_1 = t_{сух} - t_{вл} = 22^\circ C - 17^\circ C = 5^\circ C$.
2. По психрометрической таблице для температуры сухого термометра $22^\circ C$ и разности температур $5^\circ C$ находим относительную влажность. Значение составляет 58%.
$\phi_1 = 58\%$.

Ответ: Относительная влажность воздуха в кабинете физики составляет 58%.

Измерение в коридоре

Дано:

Показание сухого термометра: $t_{сух} = 20^\circ C$
Показание влажного термометра: $t_{вл} = 14^\circ C$

Найти:

Относительную влажность воздуха $\phi_2$

Решение:

1. Находим разность температур: $\Delta t_2 = t_{сух} - t_{вл} = 20^\circ C - 14^\circ C = 6^\circ C$.
2. По психрометрической таблице для $t_{сух} = 20^\circ C$ и $\Delta t = 6^\circ C$ находим, что относительная влажность составляет 51%.
$\phi_2 = 51\%$.

Ответ: Относительная влажность воздуха в коридоре составляет 51%.

Измерение в фойе школы

Дано:

Показание сухого термометра: $t_{сух} = 19^\circ C$
Показание влажного термометра: $t_{вл} = 16^\circ C$

Найти:

Относительную влажность воздуха $\phi_3$

Решение:

1. Находим разность температур: $\Delta t_3 = t_{сух} - t_{вл} = 19^\circ C - 16^\circ C = 3^\circ C$.
2. По психрометрической таблице для $t_{сух} = 19^\circ C$ и $\Delta t = 3^\circ C$ находим, что относительная влажность составляет 70%.
$\phi_3 = 70\%$.

Ответ: Относительная влажность воздуха в фойе школы составляет 70%.