Влажность воздуха и ее измерение – Насыщенный пар, кипение, влажность воздуха.

Физика Влажность воздуха и её измерение

Описание видеоурока

Вода занимает около 70,8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7% (пятидесяти до девяноста девяти целых семи десятых процента) воды.   В атмосфере находится около 13-15 тыс. км3 воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. Атмосферный водяной пар влияет на погоду Земли.
Водяной пар в воздухе не всегда является насыщенным, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек. Перемещению воздушных масс способствует ветер. Это приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара и для каждой территории оно различно. 
Содержание водяного пара в воздухе – это влажность, которая характеризуется несколькими величинами: абсолютной влажностью, относительной влажностью, парциальным давлением водяного пара.

1. Абсолютная влажность ρ (ро)– плотность водяного пара в воздухе измеряется в килограммах на метр кубический (кг/м3), т.е. показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м³ при данных условиях.
Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может быть пара;
Например, при +20 ºС 1 м3 воздуха может содержать 17 г водяного пара; при -20 ºС 1 м3 воздуха – всего 1 г водяного пара.
Степень насыщения водяного пара зависит от 
•    количества водяных      паров, 
•    давления,  
•    температуры. 
В окружающем нас воздухе практически всегда находится водяной пар. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.
Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Например, в центральной части России воздух сухой по сравнению с островом Сахалин. Там воздух настолько влажный, что одежда всегда кажется тоже влажной. Не каждый человек способен жить во влажном климате. Так как это сказывается на здоровье. 
 2. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара, имеющих свои определенные величины давления. Однако, давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела равно суммарному давлению. Парциальным давлением водяного пара называют давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, т.е. если создать идеальные условия. Парциальное давление водяного пара является одним из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.
Атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонент сухого воздуха (кислорода, азота и т. д.) и водяного пара.
 3. Относительная влажность – это величина, показывающая, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению. Так как по парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности  нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами.   
Относительной влажностью воздуха ФИ называют отношение парциального давления р (П) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р н.п. (П) насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%.
Для определения влажности воздуха используют несколько приборов.
ПсихрОметр. Состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение, так как в воздухе много водного пара. Температура, показываемая термометром, окруженным влажной тканью, ближе к температуре сухого термометра.
При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур этих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха. 
Гигрометр. 
Существует несколько видов гигрометров:
1.    волосной, 
2.    конденсационный, 
3.    психрометрический.
Волосной гигрометр состоит из рамки, волоса, стрелки, ролика и груза. Принцип его действия основан на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы.
Волосной гигрометр в зимнее время является основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.
Компенсационный гигрометр – прибор для определения влажности воздуха путем охлаждения последнего до точки росы. Прибор сотоит из термометра, металлической трубки с эфиром и груши, для накачивания воздуха. При испарении эфира  на отполированной стенке появляются капли воды. По термометру, вставленному внутрь сосуда, отмечают температуру, при которой это происходит. Эта температура является точкой росы при данном содержании водяного пара в воздухе. 
По точке росы находят соответствующую ей плотность насыщенного пара.
По таблице плотности насыщенного пара находят относительную влажность воздуха.
Для ускорения процесса испарения эфира через него с помощью груши прогоняется воздух.
В конденсационном гигрометре М. И. ГОльцмана температура металлического зеркала, измеряемая электрически, может быть понижена до —150°С (минус) с помощью обтекающего его жидкого кислорода или жидкого воздуха. 
Воздух просасывается через прибор и проходит мимо зеркала, где и происходит конденсация.
Точка росы – это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.
Точка росы также характеризует влажность воздуха:
•    выпадение росы под утро, 
•    запотевание холодного стекла, если на него подышать, 
•    образование капли воды на холодной водопроводной трубе, 
•    сырость в подвалах домов.
Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%. 
Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя, когда влажность воздуха очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела. 
При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма используется в медицине при заболеваниях почек.
От влажности также зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. Испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%).
Очень важно знать влажность в метеорологии – в связи с предсказанием погоды. Хотя относительное количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты. И наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.
Определенная влажность необходима в ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса.
Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.
Рассмотрим решение задачи. 
Найдите относительную влажность воздуха в комнате при температуре 18 °С, если при 10°С образуется роса.
По таблице зависимости давления насыщенных водяных паров от температуры найдем нужные нам значения: при температуре 18 градусов цельсия парциальное давление водяного пара равно одна целая, 23 сотых килопаскаля, а давление насыщенного пара равно две целых семь сотых килопаскаль. Переведем килопаскали в паскали,  и подставив значение величин в формулу, получим: фи равно парциальное давление водяного пара разделить на давление насыщенного пара и умножить на 100 процентов равно 1230 паскаль разделить на 2070 паскаль и умножить на 100 процентов равно 59 процентов.

infourok.ru

Презентация и текст по физике “Измерение влажности воздуха и её значение” (8 класс)

Содержание

Патологические состояния человека, обусловленные недостаточной влажностью воздуха, и возможность их коррекции …………………………….

11

9.

Относительная влажность воздуха в кабинетах нашей школы ……………

13

10.

Вывод ……………………………………………………………………………………………………..

18

11.

Использованная литература ………………………………………………………………….

19

Цели работы

1. Научиться оценивать влияние влажности воздуха на протекание физиологических процессов живых организмов и окружающие объекты.

2.Научиться определять относительную влажность воздуха в помещении.

Влажность воздуха

Влажность воздуха – это показатель, характеризующий содержание водяных паров в воздухе. Относительная влажность –это отношение доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха паром. При расчете оптимальной влажности воздуха в помещении говорят именно об относительной влажности.

Например, при температуре 21°С один килограмм сухого воздуха может содержать до 15,8 г влаги. Если 1 кг сухого воздуха содержит 15,8 г воды, то говорят, что относительная влажность воздуха составляет 100%. Если то же самое количество воздуха содержит 7,9 г воды при той же температуре, то, по сравнению с максимально возможным количеством влаги, отношение составит:

Следовательно, относительная влажность такого воздуха будет равна 50 %.

Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнется конденсация – точка росы. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать, тем выше точка росы.

Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры поверхности и от относительной влажности воздуха. Насыщенный воздух не может вместить больше пара, если температура его не повысится. При повышении температуры, он удаляется от насыщения, а при понижении в нём начинается конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде, когда воздух, соприкасаясь с холодной поверхностью, оставляет на ней капельки росы. При отрицательной температуре выпадает иней. В воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман. В сильно загрязнённом воздухе образуется густой туман с примесью дыма – смог.

Облака образуются при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе вследствие его охлаждения. Высота их образования зависит от температуры относительной влажности воздуха. При достижении им высоты, на которой насыщение станет полным, начинается конденсация и облакообразование. Если восходящий воздух встретит теплый слой (инверсия), подъём прекращается, воздух не достигает границы конденсации и облака не образуются.

Ученые ввели физическую величину, характеризующую влажность воздуха. Она показывает выраженную в процентах долю, которую составляет плотность пара, содержащегося в данный момент в воздухе, от плотности насыщенного пара для этой же температуры.

– относительная влажность воздуха, %

– плотность пара,

– плотность насыщенного пара (при той же температуре),

Парциальное давление водяного пара

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из них вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара. Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления — паскалях или в миллиметрах ртутного столба.

Относительной влажностью воздуха также называют отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Измерение влажности воздуха

Психрометр — это прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Психрометр Августа имеет два термометра: “сухой” и “влажный”. Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру воздуха. Измеренные психрометром значения температур можно перевести в значение относительной влажности воздуха по специальной таблице.

Современные психрометры можно разделить на три категории: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных психрометрах термометры укрепляются на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров — зависимость показаний смоченного термометра от скорости воздушного потока в будке. В аспирационном психрометре термометры укреплены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, и обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2. При положительной температуре воздуха аспирационный психрометр — наиболее надёжный прибор для измерения влажности и температуры воздуха. В дистанционных психрометрах используются терморезисторы или термопары.

Гигрометр — это прибор для измерения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: весовой, волосной, плёночный и др.

Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

Наиболее простым прибором для измерения влажности воздуха является волосяной гигрометр. В качестве детали, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [1]. Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Передвигаясь по шкале, она и указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.

В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.

Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха.

Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом.

Всё большее распространение находят электролитические гигрометры с подогревом, действие которых основано на принципе измерения точки росы над насыщенным соляным раствором (обычно хлористым литием), которая для данной соли находится в известной зависимости от влажности. Чувствительный элемент состоит из термометра сопротивления, на корпус которого надет чулок из стекловолокна, пропитанный раствором хлористого лития, и двух электродов из платиновой проволоки, намотанных поверх чулка, на которые подаётся переменное напряжение.

Современные приборы для измерения влажности воздуха:

В наши дни существуют специальные приборы для измерения влажности воздуха и автоматической регуляции её в помещении.

Проблемы, связанные с влажностью воздуха, и пути их решения

Проблема падения относительной влажности в крупных городах объясняется особенностями городских построек:

  1. Большинство стройматериалов, из которых сконструированы наши дома, и предметы нашего ежедневного быта являются сильными адсорбентами водяных паров из окружающей среды.

  2. Во время отопительного сезона эти адсорбенты работают гораздо эффектнее (порой в отопительный сезон относительная влажность в помещениях не превышает 30%).

  3. При работе бытовой техники (особенно обогревателей и кондиционеров) создаётся «сухой воздух», т.к. работа этой техники, к которой мы привыкли и которую мы полюбили, утилизирует из окружающего воздуха водяные пары.

Самый эффективный и практичный способ увеличить влажность в помещении – установить увлажнитель воздуха.

  • Увлажнители воздуха:

  • Регулируют относительную влажность в помещениях и зимних садах;

  • Устраняют электростатические заряды;

  • Предупреждают развитие различных заболеваний дыхательных путей;

  • Используются при профилактике носовых кровотечений у детей в отопительный сезон;

  • Оказывают благоприятное воздействие на кожу, предупреждая процесс ее старения.

Значения влажности воздуха

  1. Для растений

Растения лучше растут, когда воздух в помещении не слишком сухой. Некоторые чувствительные растения требуют такой влажности воздуха, которая трудно переносится. Сухость воздуха может вызвать пожелтение краев листьев, опадение бутонов и цветков.

  1. Для людей

Без воды невозможно существование всего живого на Земле.

Человеческий организм является открытой системой, которая постоянно взаимодействует с окружающей средой, параметры которой существенно влияют на жизнедеятельность и здоровье человека. Безусловно, важнейшим параметром окружающей среды являетсянасыщенностьвоздуха водяными парами. При нормальной влажности воздуха снижается риск заболеваний органов дыхания.

  1. Для музеев и архивов

Основой для создания исторических произведений искусства служили обычно бумага, древесина, кожа, текстиль и т. д. Следовательно, речь идет преимущественно о гигроскопичных материалах. Если относительная влажность воздуха в музее в отопительный период будет < 30 %, то выставленные экспонаты до тех пор будут отдавать свою влагу окружающему воздуху, пока не установится состояние равновесия между влагосодержанием воздуха и произведениями искусства. Но поскольку многие из них бесценны, то ежегодные затраты на неизбежную в результате такого хранения реставрацию исчисляются миллионами. Картина коробится, краска осыпается слоями. То же самое происходит и со статуэтками, скульптурами, резными работами и проч. Панацеей от такого несчастья может быть только регулируемое кондиционирование воздуха, круглый год обеспечивающее при комнатной температуре 18-20°С относительную влажность воздуха от 45 до 50%. Только достаточная влажность воздуха позволит сохранить культурное наследие.

  1. Для типографий и полиграфических предприятий

Рассмотрим влияние влажности воздуха в типографиях и на полиграфических предприятиях. Повышенная и пониженная влажности воздуха одинаково плохо влияют на производственный процесс. Даже самое современное и технически оснащенное предприятие может нести колоссальные убытки, вызванные колебаниями относительной влажности воздуха. Требуемая относительная влажность воздуха для различных технологических процессов полиграфического производства определяется экспериментально. В различных помещениях типографий следует поддерживать различную величину относительной влажности.

  1. Для предсказания погоды

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты, и наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.

Сезонные проблемы, связанные с влажностью воздуха

Влажность воздуха, которым мы дышим, в норме составляет примерно 60 – 80%, зимой же она снижается до 10 – 20%. А ведь даже в пустыне Сахара влажность воздуха равна 25%!

Хуже всего сухой воздух переносят дети. У них пересыхает нежная слизистая, закладывает нос, и они часто просыпаются ночью. Дело в том, что выстилка дыхательных путей покрыта слоем слизи. Слизь вбирает в себя частицы, находящиеся в воздухе, который мы вдыхаем. Когда воздух в помещении сухой, слизь начинает скапливаться в полостях дыхательных путей, превращаясь в питательную среду для бактерий. В результате дыхательные пути отекают, а дыхание становится затрудненным.

Зимой мы часто удивляемся: вроде все выходные только дома сидели и на прогулку во двор выходили, а к понедельнику заработали грипп. Почему? Заразиться можно не только при большом скоплении людей – на работе или в общественном транспорте. В воздухе с низкой влажностью вирусы гриппа и кори, а также пневмококки сохраняются дольше. А этим воздухом мы можем дышать и у себя во дворе.

В наших домах весной и летом (в сухую погоду) влажность не превышает 40%. Сухой воздух в целом более пыльный, ведь в нем повисает мельчайшая пыль, которая в обычном состоянии «связана» влажностью. Кроме того, при недостатке влажности рассыхаются и трескаются мебель, паркет, музыкальные инструменты, другие деревянные предметы, страдают домашние животные и растения (для многих цветов нормой является влажность 60-90%).

Патологические состояния человека, обусловленные недостаточной влажностью воздуха, и возможность их коррекции

М.А.Мокроносова

Заведующая отделением клинической аллергологии

НИИВС им И.И.Мечникова, РАМН.

Вода – непременная составная часть всего живого. В теле здорового человека содержится 65% воды. Потеря более 10 % воды приводит к гибели человека, а при утрате всего 2% в организме начинаются серьезные биохимические нарушения, приводящие к нарушению постоянства внутренней среды.

Жидкость уходит из тела человека через мочевую систему, а также путем испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Это позволяет освобождаться от продуктов распада, токсических веществ, накапливающихся в результате биохимических реакций. За счет испарения пота с поверхности кожи организм защищен от перегрева, а температура тела – один из наиболее постоянных параметров, изменяющийся только во время болезни.

Вода ежедневно поступает в организм человека с жидкостью, пищей и через кожу и слизистые оболочки дыхательных путей с воздухом, обогащенным влагой. Человек, находящийся в пустыне, безмерно страдает от излишней потери влаги через кожу и дыхательные пути. Не зря жители этих районов защищают себя в жару тяжелой непроницаемой одеждой, чтобы ограничить испарение пота с поверхности кожи, постоянно употребляют зеленый чай.

Существует ряд недугов, связанных с патологией водного обмена кожи и слизистых оболочек. Ихтиоз, или “рыбья чешуя”, наследственное конституциональное заболевание, при котором кожа теряет нормальный тургор, отличается сильной сухостью и выраженным шелушением. Сухость кожи – симптом, который встречается при многих заболеваниях, таких как атопический дерматит, экзема, почесуха. Главный симптом при выраженной сухости кожного покрова – это зуд. Больные жалуются на постоянное ощущение раздражения кожи, которое приводит к повышенной нервной возбудимости, потере сна вплоть до нервного истощения. Старческие изменения липидного состава кожи приводят к мучительному зуду вследствие нарушения нормального водного баланса. Состояние особенно ухудшается в осенне-зимний период, когда начинается отопительный сезон. С одной стороны, ощущение комфорта вызывает температура 22-23°С. С другой стороны, источник тепла вызывает значительное снижение влажности воздуха в жилой среде и приводит к серьезной потере влаги с поверхности кожи и усилению зуда.

Существует много различных методов препятствовать излишнему испарению влаги с поверхности кожного покрова (увлажняющая косметика, хлопковая одежда, водные процедуры). Диета с ограничением соли дает неплохой результат по нормализации водно-солевого обмена, особенно у людей пожилого возраста. Однако одно из наиболее важных условий поддержания нормального водообмена – это нормальный режим влажности и температуры воздуха в жилом помещении.

От этих параметров зависит также состояние дыхательных путей человека. У большинства жителей мегаполиса при осмотре часто обнаруживают признаки субатрофии слизистых оболочек. При цитологическом исследовании обнаруживается интенсивное слущивание омертвевших клеток эпителия, выстилающего полость носа, трахеи и бронхов. Гибель клеток происходит вследствие отсутствия достаточного содержания воды в воздухе, и, соответственно, в самих клетках эпителия. Больные жалуются на мучительный сухой кашель без отхождения мокроты, и отмечают абсолютную неэффективность препаратов, разжижающих мокроту, и антибиотиков. Кашель беспокоит больного в течение длительного периода, месяцами и годами. В носу постоянно образуются сухие корочки, которые доставляют массу неприятных ощущений. ЛОР-врач в таких случаях ставит диагноз атрофического ринита, а пульмонолог – хронического трахеобронхита или эндобронхита.

Обострения этих заболеваний носят сезонный характер, что также связано с изменением микроклимата окружающей среды. Поступление влаги в ткани, выстилающие дыхательные пути, путем ингаляций дает временный и незначительный эффект. Основная проблема при лечении таких заболеваний – изменить состав вдыхаемого воздуха. Доктора часто рекомендуют пациентам с такой патологией поехать подышать свежим морским бризом, и больные удовлетворенно отмечают, что уже в первые сутки пребывания во влажном климате симптомы начинают исчезать. Даже проведение простых манипуляций с целью повышения влажности в жилом помещении приводит к ощутимым результатам. Развешивание мокрых простыней на горячих батареях, установка аквариумов, мини-водоемов, комнатных фонтанчиков и даже просто емкостей с водой позволяет увеличить параметр влажности в квартирах с центральным отоплением. Но наиболее современным, эффективным и удобным способом является использование специальных бытовых приборов – увлажнителей воздуха.

Процесс старения кожи и слизистых оболочек дыхательных путей может происходить весьма различно во временном аспекте. Одним из главных факторов, влияющих на продолжительность этого процесса, является содержание влаги в окружающей человека атмосфере. Ежесекундное постоянное поступление воды в клетки эпидермиса кожи и эпителия дыхательных путей в достаточном количестве из окружающей среды – необходимое условие для предупреждения преждевременного старения.

Поэтому создание оптимального микроклимата жилой среды – это основная задача в борьбе с преждевременным старением и развитием субатрофических изменений кожного покрова и слизистых оболочек дыхательных путей.

Относительная влажность воздуха в кабинетах нашей школы

Так как в течение учебного года ученикам приходится много времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Мы решили узнать, отвечают ли санитарным нормам условия наших кабинетов, а также пронаблюдать изменение влажности в результате проветривания. Нормальная влажность воздуха для человека составляет 40% – 60%.

На данной таблице представлены результаты измерений относительной влажности воздуха в нашем кабинете.

Голубым цветом выделены измерения после проветривания помещения.

После проветривания относительная влажность воздуха в кабинете снижается.

Также мы измерили относительную влажность воздуха и в других кабинетах нашей школы.

По данным из предыдущей таблицы мы сделали вывод, что в 8 из 12 исследованных кабинетов нормальная,

а в 4 – повышенная влажность воздуха.

Вывод

Влажность воздуха – одна из важнейших физических величин, которая очень значима для живых организмов и окружающих предметов.

Использованная литература

  1. «Большая Советская Энциклопедия»

Педагогика, 1972 г.

  1. Тарабанов М.Г., Коркин В.Д., Сергеев В.Ф.
    «Влажный воздух. Справочное пособие»
    Москва, АВОК, 2004г.

  1. Белоусов В.С.
    «Термодинамические свойства и процессы влажного воздуха»
    Евроклимат

  1. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н.
    «Влажный воздух. Состав и свойства. Учебное пособие»
    Санкт-Петербург, 1998г.

  1. Берлинер М. А.

«Измерения влажности»

infourok.ru

Влажность воздуха и методы ее измерения

Цель работы: Ознакомиться с основными методами измерения влажности воздуха и приборами, применяемыми для этого, научиться определять основные показатели влажности воздуха по формулам и психрометрическим таблицам.

Оборудование: аспирационный психрометр, волосной гигрометр, суточный гигрограф.

Характеристики влажности воздуха

Атмосфера постоянно содержит в себе влагу, которая может находиться в различных фазовых состояниях – в виде воды, льда и снега, а также в виде водяного пара, и практически полностью сосредоточена в тропосфере. Количество водяного пара в атмосфере характеризуется различными показателями влажности воздуха.

Абсолютная влажность воздуха ( а ) – это количество водяного пара (ВП) в граммах, содержащееся в одном куб. метре воздуха, г/м².

Парциальное давление ( упругость ) водяного пара ( е) – это давление, которое имел бы водяной пар, если бы он один занимал объем газовой смеси при той же температуре, измеряется в гПа.

Относительная влажность воздуха ( f ) – это отношение фактического парциального давления ВП в воздухе к парциальному давлению насыщенного ВП при той же температуре, выражается в процентах, %.

Дефицит влажности ( d ) – недостаток водяного пара до состояния насыщения, гПа.

Точка росы ( Тd ) – температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе при данном атмосферном давлении, становится насыщенным, °С.

Дефицит точки росы ( D=Т – Тd ) – разность между температурой воздуха и точкой росы, °С.

Измерение влажности воздуха

На станциях используются два метода измерения влажности воздуха: психрометрический метод в теплый период года и гигрометрический – в холодный.

Основным методом для определения влажности воздуха является психрометрический метод (психрос – холодный) основанный на измерении температуры воздуха и температуры смоченного водой термометра –температуры динамического равновесия между затратами тепла на испарение со смоченной поверхности и притоком тепла к термометру от окружающей среды.

Испарение и понижение температуры будут тем больше, чем больше дефицит насыщения пара при прочих равных условиях. Парциальное давление пара можно получить решением уравнения Дальтона в виде:

е = Е’ – Ар (t – t’) • (1 + 0,00115 • t’), гПа (13)

где Е’ – парциальное давление водяного пара, насыщающего пространство, при температуре смоченного термометра t’; р – атмосферное давление, гПа;

t и t’ – соответственно температура сухого и смоченного термометров, °С; (1 + 0,00115 • t’) – учитывает зависимость теплоты испарения от температуры; А – психрометрический коэффициент, учитывающий скорость движения воздуха.

Для станционного психрометра А = 0,0008, а для аспирационного – А = 0,00066;

На практике е, Е’ относительная и абсолютная влажность воздуха определяются по специальным психрометрическим таблицам.

Психрометрические таблицы содержат 7 таблиц. Основной является таблица 2, рассчитанная по психрометрической формуле (13). Она состоит из колонок для определения температур (t) через 0,1°С. Колонка состоит из пяти столбцов чисел. Первый столбец – значения температур смоченного термометра (t’), остальные – вычисленные для «воды» или «льда» значения td, e, f, d. Таблица рассчитана для давления атмосферы Р=1000 гПа, поправки (Δе) к значениям парциального давления (е) на истинное давление атмосферы приведены в таблицах 3а, 3б, 3в (для станционного психрометра) и 4а, 4б, 4в (для аспирационного психрометра): если P < 1000, то +Δe, а если P > 1000, то –Δe.

Приборы, которые измеряют влажность психрометрическим методом, называются психрометрами.

Станционный психрометр (рис. 24) состоит из двух одинаковых ртутных психрометрических термометров ТМ-4, укрепленных в вертикальном положении на штативе в жалюзийной будке. Левый термометр служит для измерения температуры воздуха. Резервуар правого термометра обвернут в один слой батистом, конец которого опущен в стаканчик с дистиллированной водой. Батист, впитывая воду, непрерывно смачивает резервуар правого термометра. По этой причине правый термометр называется смоченным. Для измерения влажности воздуха психрометр используется главным образом при положительной температуре.

Рис. 24 Психрометр станционный. Подвязка батиста на термометр:

а – при положительной температуре, б – при отрицательной температуре

При положительной температуре, при подвязывании батиста его края на резервуаре не должны заходить друг на друга более чем на ¼ окружности резервуара. Нитку под шариком термометра затягивают не слишком туго, чтобы не нарушать тягу воды батистом. Стаканчик должен быть ниже резервуара смоченного термометра на 2-3 см, чтобы края стаканчика не мешали свободному обмену воздуха.

При отрицательной температуре до -10°С следующий порядок наблюдений:

  • Стакан с водой находится в помещении.

  • Конец батиста обрезается непосредственно под шариком термометра на 3-5 мм ниже резервуара, а обвязка батиста под резервуаром смоченного термометра плотно затягивается.

  • За полчаса до наблюдений, резервуар смоченного термометра, обернутый батистом, погружают в стаканчик с водой комнатной температуры и держат его, пока температура смоченного термометра повысится до +2° ÷ +3°С. После этого, стаканчик убирают и снимают каплю воды с конца батиста.

  • Через полчаса делается отсчет.

  • При этом важно отметить состояние воды на батисте: покрыт ли он переохлажденной водой или корочкой льда.

  • Для определения фазы воды на батисте необходимо кончиком карандаша коснуться батиста и наблюдать за показанием смоченного термометра; если температура не изменилась – на батисте – лед, повысилась – вода.

  • Показания смоченного термометра отсчитывают вслед за отсчетом температуры воздуха по сухому термометру.

Аспирационный психрометр (рис. 25) очень удобен для измерения влажности воздуха в полевых условиях и среди растений.

Рис. 25. Аспирационный психрометр.

1- сухой термометр;

2 – смоченный термометр;

3 – трубка с тройником;

4 – планочная защита;

5, 6 – защитные трубки;

7 – аспиратор; 8 – заводной ключ; 9, 10 – пластмассовые втулки; 10 – батист; 11, 12- внутренние трубки; 13 – крюк; 14 – резиновая груша;

16 – зажим;

18 – ветровая защита.

По принципу действия он аналогичен станционному психрометру.

Аспирационный психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометра 1, 2, укрепленных в металлической оправе, состоящей из трубки с тройником 3 и планочных защит 4. Верхний конец трубки 3 соединен с головкой аспиратора 7. Головка состоит из пружинного механизма и вентилятора, создающего ток воздуха через трубки 3 и 11, 12 около резервуаров термометров. Пружина заводного механизма заводится ключом 8. В результате работы аспиратора вокруг резервуаров термометров создается постоянный ток воздуха со скоростью 2 м/с. Для исключения влияния ветра (более 4 м/с) на аспиратор надевают с наветренной стороны ветровую защиту 18.

Резервуар правого термометра 2 являющимся смоченным обернут батистом 10, коротко срезанным под резервуаром. Все металлические поверхности никелированы, что обеспечивает отражение падающих на них солнечных лучей, исключая нагрев корпуса.

Для смачивания батиста пользуются резиновой грушей со стеклянной пипеткой и зажимом 15, 16. После этого заводят пружинный механизм аспиратора и устанавливают психрометр на место с помощью специального крюка 15 так, чтобы резервуары термометров находились на высоте 2-х метров над поверхностью земли. По истечении 4-5 мин берут отсчёты по сухому и смоченному термометрам, сначала десятые доли, а затем целые градусы. Зимой психрометр устанавливают за 30 мин, а летом за 15 мин до начала измерений.

Дополнительным методом определения влажности воздуха является сорбционный метод или гигрометрический метод (гигро – влажный), основанный на изменении длины чувствительного элемента (обезжиренный человеческий волос и различные органические пленки) при изменении влажности.

studfiles.net

Урок по физике. Влажность воздуха и её измерение.

План конспект урока теоретического обучения

Дисциплина: Физика

Преподаватель: Григорьева Ольга Васильевна

Тема урока: «Влажность и её измерение»

Продолжительность урока: 45 минут

Тип урока: формирование новых знаний и умений

Цели урока:

Обучающая:

Сформировать знания об абсолютной и относительной влажности воздуха, о способах их измерения; сформировать умения определять влажность воздуха.

Задачи:

1.Подготовка студентов к работе на уроке (рабочее место, организация внимания).

2. Организация самостоятельной работы по изучению учебного материала.

3. Организация мини эксперимента для отработки навыков измерения влажности.

4. Организовать самоконтроль и взаимоконтроль.

Развивающая:

Развивать способности видеть физические явления в окружающем мире, развивать воображение, наблюдательность, умения выделять цели и способы деятельности, умение анализировать, развивать навыки и культуру проведения физического эксперимента и умение делать выводы по его результатам, развивать самостоятельность.

Задачи:

1. Вовлечение студентов в постановку целей и задач урока.

2. Развитие навыков самостоятельной исследовательской работы.

3. Организация обсуждения результатов эксперимента.

4. Вовлечение учащихся в рефлексивную деятельность.

Воспитательная:

Воспитывать интерес к предмету, позитивное отношение студентов к изучаемому материалу,

способствовать дальнейшему формированию нравственных норм поведения в коллективе.

Задачи:

1. Мотивация деятельности студентов.

2. Воспитание аккуратности в работе, бережного обращения с приборами.

Методы и приёмы обучения: рассказ с элементами беседы, самостоятельная работа, частично-поисковый метод, метод сравнения, самоконтроль, взаимоконтроль, демонстрация слайдов, рефлексия, решение проблемных ситуаций.

Форма организации учебной деятельности:

Фронтальная;

Индивидуальная;

Парная;

Групповая.

Структурно – логические связи:

1. Внутрипредметная связь: с темой «Насыщенный пар».

2. Межпредметная связь: с предметом «География» – круговорот воды в природе; «Химия» – состав воздуха, «Математика» – выполнение расчётов на % содержание влаги в воздухе, «Товароведение пищевых продуктов» – влияние относительной влажности воздуха на сохранность продуктов.

Материально техническое оснащение:

1. Оборудование: психрометр, гигрометр, термометр, мультимедийная доска;

2.Дидактические средства обучения: опорный конспект, карточки – задания, психрометрическая таблица

Литература:

Основная:

  • Касьянов, В.А. Физика. 10 класс: Учебн. Для общеобразоват.учреждений. – 5-е изд., дораб. – Дрофа, 2003. – 416с.– ISBN 5-7107-7157-0.

  • Мякишев, Г.Я. Физика. 10 класс: учебн.для общеобразоват.учреждений: базовый и профильный уровни/

Дополнительная:

Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.: Пособие для общеобразовательных учебных заведений.

Шамшина Е.А., Гуреева Е.М. Интегрированный урок «Влажность воздуха» (физик и литератор)//www.openclass.ru/io/10/shamshina//Интернет и образование Июль, Том 2009, № 10.

ЦОРы:

festival.1September.ru

Ход урока

I. Организационно – мотивационный этап (4- 5 мин.)

Задача: подготовить студентов к работе на уроке (рабочее место, организация внимания, мотивация)

– проверка явки студентов

– проверка готовности кабинета и студентов к уроку.

– сообщение о ходе предстоящего занятия.

Преподаватель: Одной из проблем людей, путешествующих по пустыне, является нехватка воды. Запасы воды в песках быстро заканчиваются и люди погибают от обезвоживания. Хотя, если знать физику, от жажды в пустыне не умрешь. Как же добыть воду в пустыне? (Выслушиваются ответы студентов).

Студент: Воду можно добыть из воздуха.

Преподаватель: Если вам придется остаться в песках без капли воды, расстелите на земле полиэтиленовую пленку или брезент и насыпьте на нее камней. На утренней заре камни покроются капельками воды, и вы сумеете собрать хотя бы несколько глотков живительной влаги.

Преподаватель: Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров. Даже над пустыней воздух никогда не бывает абсолютно сухим. Перечислите откуда берётся водяной пар?

Студент: За счет осадка

Студент: За счет испарения растений, животных, людей

Преподаватель: Правильно, итак, с поверхностей морей, океанов, озер и рек, растений, животных и людей происходит непрерывное испарение воды в атмосферу.В природе что существует?

Студент: Круговорот воды.

Вовлечение студентов в формулировку темы, целей и задач урока.(5 мин)

Преподаватель: Тему сегодняшнего урока предлагаю вам самим определить, для этого предлагаю угадать о каком природном явлении идёт речь?

1)Пушистая вата

Плывёт куда-то.

Чем вата ниже,

Тем дождик ближе. (Облака)

2)А сейчас послушайте стихотворение Льва Толстого.

Когда в солнечное утро пойдешь в лес, то на полях, в траве, видны алмазы. Все алмазы эти блестят на солнце разными цветами – и желтым, и красным, и синим. Когда подойдешь ближе и разглядишь, что это такое, то увидишь, что это …» (Роса)

3) Он бывает и слепой, и моросящий, и ливневый. Что это такое? (дождь)

4)Как над речкой, над рекой

Появился вдруг цветной

Чудо-мостик подвесной. (Радуга)

5) «Под голубыми небесам

Великолепными коврами

Блестя на солнце…» (…снег лежит)

6) Над рекой, над долиной

Повисла белая холстина. (Туман)

Преподаватель: Как вы думаете, увиденные явления как- то связаны между собой, что объединяет эти явления?

Студент: Связаны, их объединяет вода, во всех веществах вода имеется, влажность, влага.

Преподаватель: Все эти явления объединяет вода, которая содержится в атмосфере.

Преподаватель: Итак, тема сегодняшнего урока « Влажность воздуха и её измерение», Запишите тему урока

Следующее задание вам, а что именно мы можем узнать о влажности воздуха, какие вопросы можем поставить:

Предполагаемые ответы студентов:

1. Что такое влажность, дать определение влажности?

2. В чем причина появления влажности?

3. Какие приборы имеются для измерения влажности воздуха?

4. Какие величины её характеризуют?

5. Единицы измерения?

6. На что она влияет и как проявляется?

7. Значение влажности для человека?

Преподаватель: Тем самим мы с вами определили цели урока:

  1. Изучить что такое влажность?

  2. Научиться определять влажность воздуха

  3. Узнать какое значение и в каких областях деятельности человека с этим явлением мы с вами встречаемся

Преподаватель: как вы думаете, водяной пар в атмосфере является насыщенным?

Студент: Атмосфера – это открытый сосуд.

Преподаватель: Дело в том, что перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты на данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а вдругих местах наоборот преобладает конденсация.

Преподаватель: Влажность – это содержание водяного пара в различных местах атмосферы. Это очень важная метеорологическая характеристика. Нормальная влажность воздуха для человека в пределах от 40-60%. Для здоровья человека вредны, как чрезмерная сухость воздуха, так и большая влажность.

Если в воздухе содержится мало водяных паров, далек от насыщения, то мы будем испытывать определенный дискомфорт, сухость во рту, одежда будет электризоваться, липнет к телу.

Если в воздухе содержится наоборот много водяных паров, почти насыщен, то при малейшем понижении температуры будем наблюдать образование росы и всё покрывается капельками росы, появляется туман, а зимой иней.

ІІ. Изучение нового материала (20-25мин)

Преподаватель: Итак, влажность воздуха важное понятие и мы должны её изучить.

Организация самостоятельной работы студентов.

Преподаватель: Сейчас переходим к самостоятельной работе, раздам вам вопросы, отвечаем на вопросы (в течении5 минут изучить материал, внимательно читать, ровно через 5 минут начинам работу по обмену информации, в ходе которого работаем с опорным конспектом, учебником)

(учащиеся читают опорный конспект, учебник, отвечают на поставленные вопросы)

Преподаватель: Вопрос 1: Чем вызывается влажность? Ответ: испарением

Вопрос 2: Какие величины характеризуют влажность? Ответ: абсолютная и относительная влажность. Точка росы.

Вопрос 3: Что называется абсолютной влажностью? Ответ: Абсолютная влажность – величина, численно равная массе водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха (плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Преподаватель: Какой воздух теплый или холодный вместит в себя меньшее количества воды и почему?

Студент: холодный воздух плотнее теплого, следовательно, вместит в себя меньшего количества воды.

Преподаватель: значит, и давление водяного пара в этом случае будет небольшим.

Вопрос 4: Что называется относительной влажностью

Студент: Относительная влажность воздуха это – отношение парциального давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

φ = р/рн.п •100%. (1)

Относительной влажностью можно считать отношение плотности ρ водяного пара, находящегося в воздухе, к плотности ρ0 насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

(2)

Относительная влажность воздуха это – отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре.

φ=n/n н.п. *100% (3)

Преподаватель: Иногда определение относительной влажности дают через концентрацию. Т.к. плотность и концентрация тесно связаны между собой. Запишем в тетрадях все формулы

Вопрос 5: Что называется точка росы

Температура, при которой пар, содержащийся в атмосфере становится насыщенным, называется точкой росы.

Преподаватель: По утрам, когда температура воздуха понижается, пар охлаждается и при некоторой температуре становится насыщенным. Дальнейшее понижение температуры окружающей среды приводит уже к конденсации этого пара в виде появления тумана и росы, появляется иней. Роса свидетельствует о том, что влажность была 100%.

Преподаватель: В начале урока вы говорили, что влажность можно измерить с помощью ряда приборов. Это гигрометры и психрометры.

Студент 1.Волосной гигрометр. Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса (человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения относительной влажности.

Студент 2:Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку, передняя стенка которой хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность. С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ измерения относительной влажности.

Преподаватель: Рассмотрим устройство и принцип работы психрометра.

Студент 3: Название прибора произошло от греч.слова «психрос», что означает «холодный». Он состоит из двух термометров: один сухой термометр, другой увлажняющий (влажный), обмотан тканью и опущен в воду (поскольку вода испаряется, то термометр охлаждается).

Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

Преподаватель: На психрометре присутствует психрометрическая таблица, и на пересечении столбцов показаний сухого термометра по вертикали и по горизонтали разности показаний сухого и влажного термометра можно определить относительную влажность.

ІІІ. Закрепление и применение знаний – 10 мин.

Работа по вариантам.

Преподаватель: попробуем выполнить задания по вариантам. Определить значение влажности.

Первому варианту даны, температура сухого термометра 180С, температура влажного 80С.

Второму варианту температура сухого термометра 260С, температура влажного 250С

Преподаватель: Какой у вас прогноз на значение влажности, что вы можете сказать.

Студент: относительная влажность 20% (вариант1), не будет осадка.

Студент: относительная влажность 92 % (вариант2), будет осадок, возможен дождь.

Самоконтроль.

Работа в паре. Эксперимент.

Преподаватель: Подумайте, как можно определить относительную влажность воздуха при помощи приборов, которые у вас есть. Озвучим правильный ответ

Студент:1. У нас на столе имеются два термометра: один – сухой, а другой – влажный. Снимаем показания:

1.показание сухого термометра,

2. показания влажного термометра,

3. найдем разность показаний t = t cух – t влаж,

4. по психрометрической таблице определим относительную влажность воздуха.

Преподаватель: все, верно, определяем влажность воздуха в кабинете. Проводим эксперимент. Работаем в паре. (Студенты измеряют влажность воздуха в кабинете. Преподаватель измеряет влажность воздуха на психрометре, стоящем вблизи окна). (слайд 18).

Обсуждение полученных результатов.

Решение проблемных ситуаций при получении одинаковых и/или разных результатов.

-Возможна ли ситуация, при которой влажность воздуха в разных местах кабинета, комнаты будет различна? Объяснить почему.

– Можно ли использовать психрометр на сквозняке

Предполагаемые ответы студентов:

1. Да. Показания будут разные за счет интенсивного испарения.

2: Нет на сквозняке, вблизи окон.

Дополнительный учебный материал.

Выступления студентов о значении влажности в технологических процессах.

[Сообщения студентов могут быть примерно такого содержания ]:

Косметолог: Я косметолог и знаю, что каждый человек хочет выглядеть привлекательно, долгое время оставаться молодым и красивым. Первая проблема, с которой сталкиваются люди – это появление морщин. Немалую роль в развитии морщин у молодых людей играют различные внешние влияния, в том числе избыточно сухой или влажный воздух. Находясь в условиях постоянно повышенной влажности воздуха, наша кожа впитывает воду и растягивается. Подвергаясь длительному растяжению, она не может быстро сократиться, отвисает и покрывается морщинами. Под воздействием сухого воздуха кожа становится бледной, сухой, начинает шелушиться, появляется раздражение исключение. Для поддержания нужного уровня влажности можно вывешивать мокрые полотенца или ставить на батарею ванночку с горячей водой.

Врач: Наш организм на две трети состоит из воды, поэтому влажность воздуха влияет на здоровье и самочувствие. Чем меньше влажность, тем быстрее испарение при дыхании, что способствует охлаждению тела. Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом, обостряет кожную аллергию. Для того чтобы связать мелкие частицы пыли, нужно либо ежедневно выполнять влажную уборку, либо установить в комнате увлажнитель воздуха.

Эколог: Нам, экологам, также необходимо знать влажность воздуха, так как она является одним из элементов характеристики климата земной поверхности и определяет собой количество атмосферных осадков. Конденсируясь в мельчайшие капельки тумана или в частицы снега, воздушная влага создает помутнение атмосферы, из-за чего происходит задержка солнечного света, вследствие поглощения и рассеивания световых лучей. В крупных промышленных центрах санитарные мероприятия по увеличению солнечной радиации сводятся к борьбе с дымом, т.к. водяные пары в виде тумана и облаков собираются вокруг мельчайших частиц воздушной пыли – центров конденсации.

Агроном: Для нормального роста и развития растений должны создаваться определенные благоприятные условия. В частности к ним относится и влажность воздуха. Например, для огурцов влажность воздуха должна быть 60 %, при меньшей влажности огурцы становятся горькими. У томатов же при такой влажности не могут завязаться плоды, и растение сбрасывает цветки.

Продавец. В магазинах влажность воздуха регулируют. При повышенной влажности торговые помещения проветривают, отапливают, используют влагопоглощающие средства, при пониженной — воздух увлажняют (моют полы, разбрызгивают воду пульверизатором).

Преподаватель: Мне хочется добавить, что влажность воздуха необходимо знать и тем, кто работает в музеях, архивах, где хранятся книги или произведения искусства, кинопленки или музыкальные инструменты, а также тем, кто отвечает за сохранность урожая зерна или овощей в специальных хранилищах, в кулинарии, в кондитерском цеху, при хранении пищевых продуктов.

Преподаватель: Итак, каким образом можно регулировать влажность.

Студент: Влажность воздуха в помещении можно изменить для повышения используют увлажнители, а для понижения кондиционеры, осушители.

Студент: растения посадить, подручные средства

Преподаватель: Итак, значение влажности, влажность влияет на самочувствие человека, на органы, на погоду, комфортно при влажности от 40-60%.Влажность является причиной природных явлений: осадки, туман иней, то, что вы видели в начале урока.

Задачи на закрепление (работа в группе)

Преподаватель: А сейчас подумайте над следующими задачами, которые приводятся у вас на листочках

1 группа:

Относительная влажность воздуха вечером при 160С равна 55%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 8 0С.

2 группа

Найти относительную влажность воздуха в комнате при 180С, если при 100С образуется роса.

3 группа

В 4 м3 воздуха при температуре 16 0С находится 40г водяного пара. Найти относительную влажность.

4 группа.

Парциальное давление водяного пара в воздухе при 190С было 1.1 кПа. Найти относительную влажность. ( Студенты объясняют решения задач).

Решим качественные задачи (устно).

1. Когда зимой быстрее сохнет белье: в морозную погоду или в оттепель?

Ответ. Белье быстрее сохнет в морозную погоду, так как при морозе воздух менее влажный, что способствует лучшему испарению воды с поверхности белья.

2. Почему зимой оконные стекла запотевают, если в комнате много людей?

Ответ. Большое скопление людей повышает содержание водяного пара в комнате. При соприкосновении с охлажденным стеклом происходит конденсация этого пара.

3. Объясните причину того, что в городе туман бывает чаще, чем за городом.

Ответ. В городском воздухе содержится большое количество частичек пыли, которые при охлаждении этого воздуха служат центром конденсации водяных паров, содержащихся в атмосфере.

4. Объясните, почему роса бывает обильнее после жаркого дня. Ответ. В жаркий день испаряется больше воды, и содержание влаги в воздухе увеличивается. Поэтому при понижении температуры происходит конденсация водяного пара и выпадает обильная роса.

ІV Заключительный этап – 2-3 мин.

– подведение итогов урока.

– оценка деятельности студентов

– рефлексия;

Вопросы для проведения рефлексии:

В начале урока мы с вами определили цели:

1) Изучить влажность воздуха, что такое влажность

2) Научиться определять влажность воздуха

3) Узнать какое значение и в каких областях деятельности человека с этим явлением мы с вами встречаемся

– Мы изучили, что такое влажность?

– Мы научились определять влажность?

– Мы узнали о значении влажности?

– Что Вы нового узнали на уроке?

– Что Вас удивило на уроке?

– Что ещё хотелось бы узнать?

V. Домашнее задание – 1-2 мин.

– Параграф, ответить на вопросы.

– Сделать презентации о значении влажности.

– Можете выполнить творческое задание: изготовить приборы, я могу предложить несколько вариантов: гигрометр их еловой шишки, гигрометр их фильтровальной бумаги (кто заинтересуется, я оставлю на компьютере.

Тема для размышления.

Преподаватель: какие слова не нашли отражение на уроке, кто самый внимательный

Студент: пар гелия, эффект Прандтля — Глоерта.

Преподаватель: Вам известны эти явления, (демонстрация слайдов) более подробно можно найти информацию в сети Интернет.

Пар гелия

Эффект Прандтля — Глоерта — явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой влажности этот эффект возникает также при полётах на меньших скоростях.

infourok.ru

Влажность воздуха и ее измерение

Разделы: Физика

Цели урока:

  • дать понятие о влажности воздуха.
  • показать практическое применение и важность данной физической величины.

Задачи урока:

  • Образовательные:
  • подготовить учащихся к восприятию нового материала по теме «Влажность воздуха и ее измерение»;
  • сформулировать и дать представление об относительной влажности воздуха;
  • продемонстрировать различные способы измерения влажности воздуха при помощи измерительных приборов – психрометра, гигрометра;
  • показать, как меняется относительная влажность воздуха с помощью датчиков – относительной влажности и температуры;
  • с помощью формулы научить определять относительную влажность воздуха.
  • Развивающие:
  • выработать умение и навыки при работе с приборами;
  • развивать познавательный интерес, наблюдательность, научить решать задачи по определению относительной влажности воздуха.
  • Воспитательные:
  • формировать положительный интерес к физике;
  • показать значение влажности воздуха в определенных условиях, способы применения в метеорологии
  • развивать авыки проведения физического эксперимента.

Тип урока – комбинированный.

Методы:

  • рассказ-беседа;
  • сообщение учащихся;
  • физический эксперимент;
  • практические упражнения.

Формулированные явления:

  • наблюдать;
  • выставлять проблему;
  • экспериментировать (проводить эксперимент) ;
  • анализировать;
  • применять, прогнозировать.

Оборудование: компьютер и мультимедийный проектор; психометрическая таблица; таблица зависимости давления и плотности насыщенного пара при различной температуре; изображение гигрометров и прибор психрометр; колба стеклянная, объемом 0,5 л, электрическая плитка, датчики относительной влажности и температуры, система сбора данных, программно-аппаратный комплекс AFS.

План урока:

  • Организационный. (1 мин.)
  • Актуализация знаний: опрос (5 мин.)
  • Изучение нового материала:
  • Организация восприятия учебного материала (работа с презентацией учащихся, заполнение опорного конспекта). Демонстрационные опыты. (20 мин.)
  • Закрепление, обработка умений. (10 мин.)
  • Подведение итогов. (8 мин.)
  • Задание на дом. (1 мин.)

ХОД УРОКА

1. Организационный

– Добрый день юноши и девушки. Для того,  чтобы затронуть тему нашего урока, нам необходимо ответить на ряд вопросов по теме «Насыщенный пар. Зависимость давления насыщенного пара от температуры». Затем мы посмотрим презентацию учеников вашего класса на тему нашего урока, из которой вы узнаете:

  • как влияет влажность воздуха на технологические процессы;
  • какими приборами можно измерить влажность воздуха;
  • как рассчитать относительную влажность воздуха (при этом необходимо вести конспект основных определений и формул).

Далее посмотрим демонстрационные опыты, с помощью которых можно увидеть, как меняется относительная влажность воздуха и температура. При этом будем использовать датчики относительной влажности и температуры. В конце урока проверим свои приобретенные знания и умения.

2. Опрос

а) Работа с таблицами зависимости давления и плотности насыщенного пора от температуры.

– При каком давлении вода будет кипеть при 19оС? (Ответ: 2,2 кПа).
– Давление водяного пара при 14оС было равно 1кПа. Был ли этот пар насыщенным? (Ответ: не был).
– Какова плотность насыщенного водяного пара при 100оС? (Ответ: 0,59 кг/м3).

б) Образующие белые клубы при выдохе на морозе иногда называют паром. Правильно ли это? (Ответ: нет, это туман – мельчайшие капельки воды).
– В каком состоянии вещества плотность повышается с повышением температуры и почему это происходит? (Ответ: в состоянии насыщенного пара).

3. Изучение нового материала

Предоставляется слово вашим ученикам. (Презентация). Некоторые выдержки из нее мы запишем. Итак:

а) Влияние влажности воздуха на процессы, протекающие на Земле, а именно:

  • на здоровье человека;
  • на с/х угодия;
  • на флору и фауну.

б) Влияние влажности воздуха на технологические процессы:

  • на сушку, хранение готовых изделий;
  • в книгохранилищах, музеях.

в) Что такое водяной пар в атмосфере.
г) Какими величинами характеризуется влажность воздуха, как можно рассчитать влажность воздуха.

– Далее приступим к экспериментальному определению влажности воздуха с помощью приборов.
Относительную влажность воздуха можно измерить с помощью ряда приборов. Это гигрометр и психрометр.

Психрометр. (Показ прибора с сопровождением опытами учащихся по определению влажности с двумя термометрами).
Гигрометр волосяной.
Гигрометр конденсационный. (Фрагмент видеокассеты. Определение точки росы – температуры при которой пар становится насыщенным).

– Переходим к демонстрационным опытам. В этих опытах используется оборудование экспериментальной установки:

  1. Система сбора данных, подключенная к компьютеру.
  2. Датчик относительной влажности:
  • Диапазон измерений:  0-95%;
  • Точность измерений: 1%.
  • Датчик температуры поверхности:
    • Диапазон измерений: от – 25 до 125оС ;
    • Точность измерений: ± 0,2оС при 0 оС; ± 0,5оС при 100оС.
  • Колба стеклянная объемом 0,5 л.
  • Электрическая плитка.

    • Методика выполнения эксперимента.

    Проведение измерений.

    Демонстрируем учащимся измерение влажности воздуха в классной комнате. Для этого держим датчик относительной влажности воздуха и датчик температуры в руке (не зажимая) – 1 мин.
    Измеряем температуру и влажность выдыхаемого вами воздуха. Для этого подносим датчики влажности и температуры ко рту и выполняем несколько вдохов и выдохов в течение 20 с. Измеряем температуру и влажность выдыхаемого вами воздуха.  Для этого подносим датчики относительной влажности и температуры ко рту и выполняем несколько выдохов в течение не менее 20 с.
    Помещаем датчик относительной влажности в колбу с водой, при этом датчик должен располагаться выше уровня воды в колбе. Демонстрируем учащимся увеличение относительной влажности воздуха в сосуде. Длительность проведения опыта 2-3 мин.
    Закрепляем датчики относительной влажности и температуры на штативе на расстоянии 40-50 см от поверхности электрической плитки. Включаем плитку и демонстрируем учащимся уменьшение относительной влажности воздуха с возрастанием температуры нагрева плитки. Длительность проведения опыта 3-5 мин.
    Результаты всех опытов фиксируются на графиках:

    По окончании проведения опытов, результаты исследований (относительная влажность воздуха в классной комнате) сравниваются с результатами, полученными с использованием прибора для измерения относительной влажности воздуха (психрометр).

    4. Закрепление

    – Что понимают под влажностью воздуха?
    – Что называют абсолютной влажностью воздуха? Какая формула выражает смысл этого понятия? В каких единицах ее выражают?
    – Что такое упругость водяного пара?
    – Что называют относительной влажностью воздуха? Какие формулы выражают смысл этого понятия в физике и метеорологии? В каких единицах ее выражают?
    – Относительная влажность воздуха 70%, что это значит?
    – Что называют точкой росы?
    – С помощью каких приборов определяют влажность воздуха?
    – Начертите рисунок, объясните устройство и принцип работы волосяного и конденсационного гигрометров и психрометра.

    Решение задач

    Используется психрометрическая таблица.

    1. Влажность воздуха равна 65%, а показание сухого термометра равно 10оС. Какую температуру показывает влажный термометр? (Ответ: tвл = 7оС).

    2. Температура сухого термометра равна 10оС, температура влажного термометра –8оС. Определите относительную влажность воздуха. (Ответ: 76%).

    5. Подведение итогов

    Учащиеся обобщают и систематизируют полученные знания по теме.
    Анализируя опыты, приходят к решению, что с помощью датчиков можно более точно определить относительную влажность воздуха в тех помещениях, где необходимо поддерживать определенные условия. Например, библиотеки, музеи растения и многое другое.

    6. Задание на дом: П. 74, задачи на с. 191 (5,6).

    Список литературы:

    1. Аствацатуров, Г.О. Дизайн мультимедийного урока: методика, технологические приемы, фрагменты уроков. – Волгоград: Учитель, 2009. –133с. – ISBN 978-5-7057-2029-3.– 5000экз.
    2. Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике 10 класс.–М.: ВАКО, 2014.–400 с. – (В помощь школьному учителю).
    3. Физика. 10 класс: поурочные планы по учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б.Буховцева, Н.Н. Сотского «Физика. 10 класс»/ авт.- сост. Г.В. Маркина, С.В. Боброва.– Волгоград: Учитель, 2006.– 302 с.
    4. http://festival.1september.ru/articles/591254/Прозаровская Любовь Александровна, учитель физики
    5. Ханжина Елена Вячеславовна, кандидат пед. наук, доцент кафедры теоретической физики, теории и методики обучения физике.
    6. Описание экспериментальной установки.

    9.01.2015

    Поделиться страницей:

    urok.1sept.ru

    Влажность воздуха. Точка росы. Измерение влажности

    Влажность воздуха. Точка росы. Измерение влажности

    В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.
    Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
    Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.

    Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

    ТОЧКА РОСЫ

    Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению. Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости – росы.
    Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

    Точка росы также характеризует влажность воздуха.
    Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов.

    ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

    Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы – гигрометры.
    Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.

    Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

    Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

    Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.

    Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр( по др. гречески “психрос” означает холодный).
    Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения.
    Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться.

    В психрометре есть два термометра. Один – обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.


    ПОСМОТРИ

    Влажность и звук.

    Определив разность показаний сухого и увлажненного термометров, по специальной таблице, расположенной на психрометре, находят значение относительной влажности.

    ИНТЕРЕСНО

    Для здоровья человека вредны как чрезмерная сухость воздуха, так и большая влажность.
    Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%.

    ___

    Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя , когда влажность воздуха очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела.

    ___

    При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма используется в медицине при заболеваниях почек.

    ЧТО ТЯЖЕЛЕЕ?

    Что тяжелее: 1 кубометр сухого воздуха или влажного? (кубометр влажного воздуха есть смесь кубометра водяного пара с кубометром сухого воздуха)
    Пародоксально, но при одинаковом давлении и температуре 1 кубометр влажного воздуха не тяжелее, а легче, чем кубометр сухого воздуха! Дело в том, что давление каждой составной части газовой смеси меньше её общего давления, которое и для сухого и для влажного воздуха одинаковое. А при уменьшении давления уменьшается и вес единицы объема газа.

    ПОЧЕМУ?

    Прочитав внимательно эту страницу, тебе не составит труда ответить на следующий вопрос: сырой воздух должен иметь большую плотность, чем сухой, так как содержит большее количество молекул воды. Но почему же при увеличении абсолютной влажности перед дождем барометр “падает”, показывая уменьшение давления, связанное с уменьшением плотности воздуха?

    Идем думать!



    class-fizika.ru

    Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы — урок. Физика, 8 класс.

    Вода покрывает две трети поверхности Земли.

     

     

    С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.

    Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

     

    Обрати внимание!

    Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом \(1\) м³ при данных условиях, т.е. плотность водяного пара.

    Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.

    Относительной влажностью воздуха &phiv; называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

    Относительную влажность воздуха можно определить по формуле:

     

    &phiv;=ρρ0⋅100%.

     

    Чем больше будет содержание водяного пара в воздухе при данной температуре, тем больше влажность воздуха, и тем ближе пар к состоянию насыщения.

    Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нём пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнёт конденсироваться в виде росы, может появиться туман.

     

      

    Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

    Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.

    Источники:

    http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля

    http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса

    https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман

    www.yaklass.ru

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    ➤