Номер 6, страница 108, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Изменения агрегатного состояния вещества. Параграф 26. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 6, страница 108.

Условие.

• Влажность воздуха в метеорологии.

Решение.

Влажность воздуха — это содержание водяного пара в атмосфере. Водяной пар является одним из важнейших компонентов воздуха, хотя его доля и невелика (обычно от 0.1% до 4% по объему). Он играет ключевую роль в погодных и климатических процессах, таких как образование облаков, осадков, туманов, а также в переносе энергии в атмосфере. В метеорологии для количественной характеристики влажности используется несколько различных величин.

Основные характеристики влажности

Для описания содержания водяного пара в воздухе применяют следующие понятия:

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность ($ \rho_a $) — это масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха. Она показывает плотность водяного пара в воздухе.

Формула: $ \rho_a = \frac{m_в}{V} $

где $ m_в $ — масса водяного пара, а $ V $ — объём влажного воздуха. Единицей измерения обычно служит грамм на кубический метр ($ г/м^3 $).

Недостатком этого показателя является его зависимость от температуры и давления. При изменении объёма воздушной массы (например, при её подъёме или опускании) абсолютная влажность меняется, даже если количество водяного пара остаётся прежним.

Ответ: Абсолютная влажность — это физическая величина, равная массе водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха.

Удельная влажность

Удельная влажность ($ q $) — это отношение массы водяного пара к общей массе влажного воздуха в данном объёме.

Формула: $ q = \frac{m_в}{m_в + m_с} $

где $ m_в $ — масса водяного пара, $ m_с $ — масса сухого воздуха. Эта величина обычно выражается в граммах на килограмм ($ г/кг $). Удельная влажность является консервативной величиной: она не изменяется при адиабатическом расширении или сжатии воздуха (пока не началась конденсация), что делает её очень удобной для использования в термодинамических расчётах в метеорологии.

Ответ: Удельная влажность — это масса водяного пара в килограмме влажного воздуха, являющаяся важной консервативной характеристикой воздушной массы.

Относительная влажность

Относительная влажность ($ \phi $) — наиболее часто используемая в прогнозах погоды и быту характеристика. Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром. Это отношение парциального давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Формула: $ \phi = \frac{p}{p_н} \times 100\% $

где $ p $ — парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе, а $ p_н $ — давление насыщенного водяного пара при данной температуре.

Давление насыщенного пара — это максимальное возможное давление, которое может иметь водяной пар при определённой температуре. Чем выше температура, тем больше водяного пара может содержаться в воздухе. Если относительная влажность составляет 100%, это означает, что воздух полностью насыщен паром, и при малейшем понижении температуры начнётся процесс конденсации (образование росы, тумана, облаков).

Ответ: Относительная влажность — это процентное отношение фактического содержания водяного пара в воздухе к максимально возможному при данной температуре.

Точка росы

Точка росы ($ T_d $) — это температура, до которой должен охладиться воздух при постоянном давлении и влагосодержании, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения. При достижении точки росы относительная влажность становится равной 100%.

Эта величина является хорошим индикатором абсолютного содержания влаги в воздухе. В отличие от относительной влажности, которая сильно зависит от температуры, точка росы меняется только при изменении реального количества водяного пара. Чем выше точка росы, тем больше влаги в воздухе и тем более "душной" ощущается погода. Когда температура воздуха опускается до точки росы, образуется роса, иней или туман.

Ответ: Точка росы — это температура, при которой воздух становится насыщенным водяным паром, и начинается процесс конденсации.

Значение влажности в метеорологии

Влажность воздуха является одним из важнейших факторов, определяющих погоду и климат.

• Образование облаков и осадков: Конденсация водяного пара при достижении точки росы в поднимающихся воздушных массах приводит к образованию облаков. Дальнейшие процессы слияния и укрупнения облачных капель или кристаллов приводят к выпадению осадков (дождя, снега, града).

• Регуляция температуры: Водяной пар является основным парниковым газом. Он поглощает и переизлучает тепловое (инфракрасное) излучение от земной поверхности, предотвращая её быстрое остывание ночью. Кроме того, процессы испарения и конденсации связаны с поглощением и выделением большого количества скрытой теплоты, что играет огромную роль в переносе энергии в атмосфере.

• Влияние на самочувствие: Высокая влажность затрудняет испарение пота с поверхности кожи, что является основным механизмом терморегуляции человека. Поэтому в жаркую и влажную погоду жара переносится тяжелее. Для оценки этого эффекта используется "индекс жары" или "ощущаемая температура".

• Видимость: При высокой относительной влажности (особенно близкой к 100%) образуются туман и дымка, что значительно ухудшает видимость.

Измерение влажности производится с помощью приборов, называемых гигрометрами и психрометрами.

Ответ: Влажность воздуха — ключевой метеорологический параметр, определяющий процессы облако- и осадкообразования, влияющий на тепловой баланс планеты, комфорт живых организмов и оптические явления в атмосфере.