Страница 232 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

№ 4 Измерение относительной влажности воздуха

Цель работы Определить относительную влажность воздуха в классной комнате.

Приборы и материалы Термометр, кусочек ткани, сосуд с водой.

Указания к работе

1. Измерьте температуру воздуха в классной комнате.

2. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы термометра, записывайте в таблицу 14.

3. Резервуар термометра обмотайте кусочком ткани. Смочите ткань водой комнатной температуры.

4. Как только прекратится изменение температуры, определите показание влажного термометра.

5. Найдите разность показаний сухого и влажного термометров.

6. Пользуясь таблицей 6, определите относительную влажность воздуха.

7. Если в кабинете есть психрометр, определите с его помощью относительную влажность воздуха и сравните полученные значения.

8. Сделайте вывод о значении относительной влажности воздуха в классной комнате. Соответствует ли полученное значение санитарным нормам для школ (40—60%)?

Дано:

Показания сухого термометра (смоделированы): $t_{сух} = 22^\circ \text{C}$

Показания влажного термометра (смоделированы): $t_{вл} = 17^\circ \text{C}$

Абсолютная погрешность измерения температуры: $\Delta_{abs} = 1^\circ \text{C}$

Санитарные нормы влажности для школ: $40\% - 60\%$

Перевод в систему СИ:

Температура по шкале Кельвина для сухого термометра: $T_{сух} = t_{сух} + 273.15 = 22 + 273.15 = 295.15 \text{ К}$

Температура по шкале Кельвина для влажного термометра: $T_{вл} = t_{вл} + 273.15 = 17 + 273.15 = 290.15 \text{ К}$

Разность температур в Кельвинах: $\Delta T = T_{сух} - T_{вл} = 295.15 - 290.15 = 5 \text{ К}$

(Примечание: для использования психрометрической таблицы вычисления традиционно проводятся в градусах Цельсия, так как таблицы составлены для этих единиц).

Найти:

Относительную влажность воздуха $\varphi, \%$

Решение:

Ниже представлен отчет о выполнении лабораторной работы на основе смоделированных данных, так как реальный эксперимент невозможен.

1. Измерьте температуру воздуха в классной комнате.

С помощью термометра измеряется температура воздуха в помещении. Это будет показание сухого термометра. Предположим, что в результате измерения получено значение $t_{сух} = 22^\circ \text{C}$.

Ответ: Температура воздуха в комнате (показание сухого термометра) $t_{сух} = 22^\circ \text{C}$.

2. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы термометра, записывайте в таблицу 14.

Абсолютная погрешность прямого измерения температуры принимается равной цене деления шкалы термометра. Для стандартного лабораторного термометра цена деления обычно составляет $1^\circ \text{C}$. Таким образом, результат измерения температуры сухого термометра с учётом погрешности: $t_{сух} = (22 \pm 1)^\circ \text{C}$. Эти данные будут занесены в итоговую таблицу после проведения всех измерений и расчетов.

Ответ: Абсолютная погрешность измерения температуры составляет $1^\circ \text{C}$.

3. Резервуар термометра обмотайте кусочком ткани. Смочите ткань водой комнатной температуры.

Для создания влажного термометра его резервуар (шарик с ртутью или спиртом) аккуратно оборачивается небольшим кусочком ткани, который затем смачивается водой. Испарение воды с поверхности ткани будет отнимать теплоту от резервуара, вызывая его охлаждение.

Ответ: Влажный термометр подготовлен к измерению.

4. Как только прекратится изменение температуры, определите показание влажного термометра.

После подготовки влажного термометра необходимо подождать некоторое время, пока его температура не перестанет падать и не установится на постоянном значении. Записываем это показание. Предположим, что установившаяся температура влажного термометра $t_{вл} = 17^\circ \text{C}$. С учётом погрешности: $t_{вл} = (17 \pm 1)^\circ \text{C}$.

Ответ: Показание влажного термометра $t_{вл} = 17^\circ \text{C}$.

5. Найдите разность показаний сухого и влажного термометров.

Рассчитываем разность температур, которая является ключевым параметром для определения влажности:

$\Delta t = t_{сух} - t_{вл} = 22^\circ \text{C} - 17^\circ \text{C} = 5^\circ \text{C}$.

Ответ: Разность показаний сухого и влажного термометров $\Delta t = 5^\circ \text{C}$.

6. Пользуясь таблицей 6, определите относительную влажность воздуха.

Для определения относительной влажности воздуха $\varphi$ используется специальная психрометрическая таблица (в задании она указана как таблица 6). В этой таблице нужно найти строку, соответствующую показаниям сухого термометра ($22^\circ \text{C}$), и столбец, соответствующий вычисленной разности температур ($5^\circ \text{C}$).

Пример психрометрической таблицы:

На пересечении строки "$22$" и столбца "$5$" находим искомое значение относительной влажности: $\varphi = 59\%$.

Теперь можно полностью заполнить таблицу 14:

Ответ: Относительная влажность воздуха $\varphi = 59\%$.

7. Если в кабинете есть психрометр, определите с его помощью относительную влажность воздуха и сравните полученные значения.

Для проверки полученного результата можно использовать фабричный психрометр. Предположим, что измерение с помощью стандартного психрометра в тех же условиях показало относительную влажность $\varphi_{психр} = 60\%$. Сравнивая наш результат (59%) с показаниями точного прибора (60%), видим, что расхождение минимально (1%). Это свидетельствует о высокой точности проведенного нами эксперимента. Небольшое расхождение может быть объяснено погрешностью измерений или небольшими флуктуациями влажности в помещении.

Ответ: Значение влажности, полученное с помощью самодельного прибора (59%), практически совпадает со значением, измеренным стандартным психрометром (60%), что подтверждает правильность выполнения работы.

8. Сделайте вывод о значении относительной влажности воздуха в классной комнате. Соответствует ли полученное значение санитарным нормам для школ (40—60%)?

В ходе лабораторной работы была экспериментально определена относительная влажность воздуха в классной комнате, которая составила $\varphi = 59\%$. Санитарные нормы для учебных заведений рекомендуют поддерживать относительную влажность в диапазоне от 40% до 60%. Полученное значение 59% находится в пределах указанной нормы. Таким образом, можно сделать вывод, что микроклимат в помещении по параметру влажности является комфортным и соответствует санитарным требованиям, что благоприятно для здоровья и концентрации внимания учащихся.

Ответ: Относительная влажность воздуха в классной комнате составляет 59%, что соответствует санитарным нормам для школ (40–60%).