Урок физики "Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха"

Цель: объяснить понятия влажность воздуха; показать практическое применение и важность данной физической величины.

План:

1) Организационный момент. Актуализация знаний. Проверка Д/З.

2) Изучение нового материала.

3) Закрепление изученного.

4) Итог урока. Задание и объяснение домашней работы.

Ход урока:

1) Организационный момент. Актуализация знаний. Проверка Д/З.

Повторение. Проверка домашнего задания.

№1106

№1109

Вопросы

• Сформулируйте определение процессов испарения и конденсации.
• При каких условиях происходит испарение жидкости?
• От каких факторов зависит скорость испарения?
• На что расходуется подводимое количество теплоты при парообразовании?
• Почему при ветре жара переносится легче?
• Одинакова ли внутренняя энергия 1 кг воды и пара при температуре 100 °С?

2) Изучение нового материала

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности рек, озер, океанов не является насыщенным, атмосфера открытый сосуд. Движение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других наоборот.

Окружающая нас атмосфера из - за постоянного испарения воды с поверхности водоемов и суши всегда содержит в себе водяные пары. Количество пара, содержащегося в атмосфере, играет очень важную роль для жизни на Земле, в том числе и для самочувствия человека. Если в воздухе содержится мало водяных паров, то это создает чувство сухости во рту, одежда «электризуется» и липнет к телу. Если же пар, содержащийся в воздухе, наоборот, почти насыщен, то при понижении температуры начинается конденсация пара, выпадают атмосферные осадки в виде росы или туманов.

Содержание водяного пара в воздухе – важная характеристика погоды и климата. Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может быть пара. Так, при +20⁰С один кубический метр воздуха может содержать 17 граммов водяного пара, при - 20⁰С – всего один грамм. В зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности.

Влажность воздуха характеризуется несколькими показателями.

Абсолютная влажность - r - показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1м³ при данных условиях, то есть плотность водяного пара.

Зная абсолютную влажность воздуха, нельзя сказать, сухой это воздух или влажный. Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, насколько содержащийся в нем пар близок к состоянию насыщения. Для этого вводится понятие относительной влажности воздуха.

Относительной влажностью воздуха j называют отношение абсолютной влажности воздуха r к плотности r₀ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

Давление и плотность насыщенного пара при различных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами.

При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его отно­сительная влажность повышается, чем ниже температура, тем ближе пар­циальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара.

Относительная влажность равна 70%. Это значит, что воздух содержит 70% того водяного пара, которое он может содержать при данной температуре. Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности 40 - 60%. Отклонение от нормы вызывает ощущение дискомфорта.

Воздух в природе не бывает без водяных паров, в нем всегда находится какое - то их количество. Нет на Земле места, где была бы зарегистрирована нулевая относительная влажность. Наибольшая относительная влажность воздуха – 100% при тумане.

В среднем над каждым 1м² поверхности земли содержится 28. 5 кг водяного пара.

№1 Пользуясь таблицей «Давление насыщенного водяного пара и его плотность, определите плотность насыщенного пара при температуре 20⁰С. (17. 5)

№2 Рассчитаем относительную влажность воздуха при температуре 200С, если абсолютная влажность при той же температуре равна 9, 2 г/м³. (53)

Если влажный воздух охладить, то при некоторой температуре находящийся в нем пар станет насыщенным. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться, выпадает роса, образуется туман.

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

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

№3. Пользуясь таблицей, определите при какой температуре водяной пар станет насыщенным, если его давление равно 12 мм. рт. ст. ? (14)

№4. Чему равна точка росы для этого пара? (14)

Для определения влажности воздуха используют такие прибор, как гигрометр и психрометр. Гигрометры бывают двух видов – конденсационные и волосные.

Действие волосного гигрометра основано, на свойстве человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха. Он удлиняется при увеличении влажности и укорачивается при ее уменьшении. В гигрометре один конец волоса прикреплен к раме в верхней части прибора, другой конец волоса обернут вокруг ролика и натянут при помощи специально подобранного груза. К ролику прикреплена стрелка. 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.

С помощью волосного гигрометра можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы. Он представляет собой металлическую коробочку. Ее передняя стенка хорошо отполирована и окружена отполированным кольцом. Между стенкой и кольцом расположена теплоизолирующая прокладка. В коробочку наливается легко испаряющаяся жидкость, например эфир. При испарении эфира происходит охлаждение стенок гигрометра, и при достижении точки росы на полированной поверхности появляются капли росы. Это говорит о том, что пар стал насыщенным. Температуру гигрометра измеряют термометром. По таблице плотности насыщенного водяного пара определяют абсолютную влажность воздуха. Для ускорения процесса испарения эфира через него с помощью груши продувается воздух.

№5. По гигрометру определите, чему равна точка росы? (10°С)

№6. По таблице определите абсолютную влажность воздуха. (9, 4 г/м³)

Рассмотрим теперь устройство и принцип действия психрометра. Он состоит из двух термометров. Один из них (сухой) показывает температуру воздуха, а другой (влажный) – температуру ткани, смоченной водой. С поверхности влажной ткани происходит испарение воды, в результате ее температура понижается. Скорость испарения зависит от температуры и относительной влажности воздуха. Чем меньше паров в воздухе, тем интенсивнее идет процесс испарения и тем ниже температура влажного термометра.

С помощью специальной таблицы, называемой психометрической, по разности показаний сухого и влажного термометров определяют относительную влажность воздуха.

№7 По психрометру определите, чему равна температура воздуха? (20)

№8 Какую температуру показывает влажный термометр? (15)

№9 Пользуясь психометрической таблицей, определите относительную влажность воздуха. (59)

4) Итог урока. Задание и объяснение домашней работы.

Д/З §19, вопросы к параграфу, №1154, 1163 (сборник задач)

Вопросы на закрепление материала:

Что называют относительной влажностью воздуха?

Что называют точкой росы?

Какие приборы используются для определения влажности воздуха?

Что означает относительная влажность 60%?

Дополнительный материал

Значение влажности воздуха для живых организмов

При температуре 20 - 25 °С наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Когда ок­ружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. Однако такое потоотделение является значительной нагрузкой для человека.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воз­духа также вредна, так как приводит к усиленной потере влаги организмов, что ведет к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность воздуха в по­мещениях в зимнее время; она составляет 10 - 20%. При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к ухудше­нию самочувствия. Также при низкой влажности воздуха во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности пред­метов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время в жилых помещениях производят увлажнение с помощью пористых увлаж­нителей. Хорошими увлажнителями являются растения.

Если относительная влажность высокая, то мы говорим, что воздух влажный и удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно. Концентрация паров воды в воздухе в этом случае высока, вследствие чего молекулы из воздуха возвращаются в жидкость почти так же быстро, как и испаряются. Если пот с тела испаряется медленно, то тело охлаждается очень слабо, и мы чувст­вуем себя не совсем комфортно. При относительной влажности 100% испа­рение вообще не может происходить - при таких условиях мокрая одежда или влажная кожа никогда не высохнут.

Из курса биологии вы знаете о разнообразных приспособлениях расте­ний в засушливых местностях. Но растения приспособлены и к высокой влажности воздуха. Так, родина Монстеры - влажный экваториальный лес. Монстера при относительной влажности, близкой к 100%, «плачет», она удаляет избытки влаги через отверстия в листьях - гидатоды.

Урок 21. Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Цель: объяснить понятия влажность воздуха; показать практическое применение и важность данной физической величины.

План: 1) Организационный момент. Актуализация знаний. Проверка Д/З.

2) Изучение нового материала.

3) Закрепление изученного.

4) Итог урока. Задание и объяснение домашней работы.

Ход урока:

1)Организационный момент. Актуализация знаний. Проверка Д/З.

Повторение. Проверка домашнего задания.

№1106

№1109

Вопросы

• Сформулируйте определение процессов испарения и конденсации.

• При каких условиях происходит испарение жидкости?

• От каких факторов зависит скорость испарения?

• На что расходуется подводимое количество теплоты при парообразовании?

• Почему при ветре жара переносится легче?

• Одинакова ли внутренняя энергия 1 кг воды и пара при температуре 100 °С?

2) Изучение нового материала

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности рек, озер, океанов не является насыщенным, атмосфера открытый сосуд. Движение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других наоборот.

Окружающая нас атмосфера из-за постоянного испарения воды с поверхности водоемов и суши всегда содержит в себе водяные пары. Количество пара, содержащегося в атмосфере, играет очень важную роль для жизни на Земле, в том числе и для самочувствия человека. Если в воздухе содержится мало водяных паров, то это создает чувство сухости во рту, одежда «электризуется» и липнет к телу. Если же пар, содержащийся в воздухе, наоборот, почти насыщен, то при понижении температуры начинается конденсация пара, выпадают атмосферные осадки в виде росы или туманов.

Содержание водяного пара в воздухе – важная характеристика погоды и климата. Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может быть пара. Так, при +20⁰С один кубический метр воздуха может содержать 17 граммов водяного пара, при -20⁰С – всего один грамм. В зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности.

Влажность воздуха характеризуется несколькими показателями.

Абсолютная влажность -  - показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1м³ при данных условиях, то есть плотность водяного пара.

Зная абсолютную влажность воздуха, нельзя сказать, сухой это воздух или влажный. Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, насколько содержащийся в нем пар близок к состоянию насыщения. Для этого вводится понятие относительной влажности воздуха.

Относительной влажностью воздуха  называют отношение абсолютной влажности воздуха  к плотности ₀ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

 - абсолютная влажность при данной температуре;

₀ - плотность насыщенного водяного пара при той же температуре;(по таблицам)

Давление и плотность насыщенного пара при различных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами.

При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его отно­сительная влажность повышается, чем ниже температура, тем ближе пар­циальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара.

Относительная влажность равна 70%. Это значит, что воздух содержит 70% того водяного пара, которое он может содержать при данной температуре. Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности 40-60%. Отклонение от нормы вызывает ощущение дискомфорта.

Воздух в природе не бывает без водяных паров, в нем всегда находится какое-то их количество. Нет на Земле места, где была бы зарегистрирована нулевая относительная влажность. Наибольшая относительная влажность воздуха – 100% при тумане.

В среднем над каждым 1м² поверхности земли содержится 28.5 кг водяного пара.

№1 Пользуясь таблицей «Давление насыщенного водяного пара и его плотность, определите плотность насыщенного пара при температуре 20⁰С. (17.5)

№2 Рассчитаем относительную влажность воздуха при температуре 200С, если абсолютная влажность при той же температуре равна 9,2 г/м³. (53)

Если влажный воздух охладить, то при некоторой температуре находящийся в нем пар станет насыщенным. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться, выпадает роса, образуется туман.

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

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

№3. Пользуясь таблицей, определите при какой температуре водяной пар станет насыщенным, если его давление равно 12 мм.рт.ст.? (14)

№4. Чему равна точка росы для этого пара? (14)

Для определения влажности воздуха используют такие прибор, как гигрометр и психрометр. Гигрометры бывают двух видов – конденсационные и волосные.

Действие волосного гигрометра основано, на свойстве человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха. Он удлиняется при увеличении влажности и укорачивается при ее уменьшении. В гигрометре один конец волоса прикреплен к раме в верхней части прибора, другой конец волоса обернут вокруг ролика и натянут при помощи специально подобранного груза. К ролику прикреплена стрелка. 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.

С помощью волосного гигрометра можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы. Он представляет собой металлическую коробочку. Ее передняя стенка хорошо отполирована и окружена отполированным кольцом. Между стенкой и кольцом расположена теплоизолирующая прокладка. В коробочку наливается легко испаряющаяся жидкость, например эфир. При испарении эфира происходит охлаждение стенок гигрометра, и при достижении точки росы на полированной поверхности появляются капли росы. Это говорит о том, что пар стал насыщенным. Температуру гигрометра измеряют термометром. По таблице плотности насыщенного водяного пара определяют абсолютную влажность воздуха. Для ускорения процесса испарения эфира через него с помощью груши продувается воздух.

№5. По гигрометру определите, чему равна точка росы? (10°С)

№6. По таблице определите абсолютную влажность воздуха. (9,4 г/м³)

Рассмотрим теперь устройство и принцип действия психрометра. Он состоит из двух термометров. Один из них (сухой) показывает температуру воздуха, а другой (влажный) – температуру ткани, смоченной водой. С поверхности влажной ткани происходит испарение воды, в результате ее температура понижается. Скорость испарения зависит от температуры и относительной влажности воздуха. Чем меньше паров в воздухе, тем интенсивнее идет процесс испарения и тем ниже температура влажного термометра.

С помощью специальной таблицы, называемой психометрической, по разности показаний сухого и влажного термометров определяют относительную влажность воздуха.

№7 По психрометру определите, чему равна температура воздуха? (20)

№8 Какую температуру показывает влажный термометр? (15)

№9 Пользуясь психометрической таблицей, определите относительную влажность воздуха. (59)

4) Итог урока. Задание и объяснение домашней работы.

Д/З §19, вопросы к параграфу, №1154, 1163 (сборник задач)

Вопросы на закрепление материала:

• Что называют относительной влажностью воздуха?

• Что называют точкой росы?

• Какие приборы используются для определения влажности воздуха?

• Что означает относительная влажность 60%?

Дополнительный материал

Значение влажности воздуха для живых организмов

При температуре 20-25 °С наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Когда ок­ружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. Однако такое потоотделение является значительной нагрузкой для человека.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воз­духа также вредна, так как приводит к усиленной потере влаги организмов, что ведет к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность воздуха в по­мещениях в зимнее время; она составляет 10-20%. При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к ухудше­нию самочувствия. Также при низкой влажности воздуха во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности пред­метов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время в жилых помещениях производят увлажнение с помощью пористых увлаж­нителей. Хорошими увлажнителями являются растения.

Если относительная влажность высокая, то мы говорим, что воздух влажный и удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно. Концентрация паров воды в воздухе в этом случае высока, вследствие чего молекулы из воздуха возвращаются в жидкость почти так же быстро, как и испаряются. Если пот с тела испаряется медленно, то тело охлаждается очень слабо, и мы чувст­вуем себя не совсем комфортно. При относительной влажности 100% испа­рение вообще не может происходить - при таких условиях мокрая одежда или влажная кожа никогда не высохнут.

Из курса биологии вы знаете о разнообразных приспособлениях расте­ний в засушливых местностях. Но растения приспособлены и к высокой влажности воздуха. Так, родина Монстеры - влажный экваториальный лес. Монстера при относительной влажности, близкой к 100%, «плачет», она удаляет избытки влаги через отверстия в листьях - гидатоды.