Влажность воздуха: что это такое и как ее измерить
Мы используем файлы cookie
Только с ними все в интернете работает так, как нужно 🍪
Все, наверное, привыкли слышать в сводках погоды:Относительная влажность воздуха (скажем) 55%. Что же это означает?
В воздухе всегда находится некоторое количество воды в газообразном виде, в виде пара. Это происходит потому, что над поверхностью любой жидкости происходит испарение и конденсация жидкости. Какие-то молекулы на поверхности разрывают связи и вылетают из жидкости, а какие-то, наоборот, возвращаются в нее. Почему? Потому-что они находятся в постоянном движении. Вспомните, при ветре все высыхает быстрее, даже девушки, крася ногти, дуют на них, чтобы те высохли быстрее. В этом случае выпрыгнувшие молекулы просто относятся ветром и не могут вернуться в жидкость.
В открытом сосуде процесс испарения может преобладать над процессом конденсации. В этом случае объем жидкости в сосуде с течением времени уменьшается. Но если закрыть сосуд с водой, то вода, конечно, будет испаряться, но до определенного момента, когда наступит равновесие между вылетевшими и вернувшимися молекулами, между испарением и конденсацией, а над водою будет насыщенный пар, или она испарится вся, и в сосуде уже не будет насыщенного пара.
Насыщенный пар — это пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом. Твердые тела тоже могут испаряться, например, лед. Зимой замерзшее белье сохнет на улице.
Определение влажности воздуха
Плотность насыщенного пара для конкретной температуры — величина постоянная, как и давление.
Сначала определимся с абсолютной влажностью. Влажность абсолютная — это масса воды в воздухе в виде пара в единице объема. Тогда было бы логично считать влажность через плотность, так как плотность определяет массу вещества в единице объема. Но при разной влажности плотность будет разной, и это неудобно, ее нельзя измерить. Но плотность пропорциональна давлению.
При определении относительной влажности сравнивают абсолютную влажность воздуха с насыщенным паром. Насыщенный пар — 100%-ная влажность.
Формула для определения относительной влажности
Вспомним уравнение Менделееева-Клайперона:
φ = (p / p0) * 100%
где p — парциальное давление, p0 — давление насыщенного пара.
Парциальное давление — давление отдельно взятого компонента газовой смеси, то есть давление газа в отсутствии других составляющих газовой смеси. Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов.
Использование таблиц для определения влажности воздуха
Относительную влажность воздуха можно определить по таблицам. Например, по разности показаний сухого и влажного термометров при помощи психрометрической таблицы:
Теперь разберемся, от чего зависит влажность воздуха. А зависит она от температуры и давления.
Температура, при которой пар при данном давлении становится насыщенным, называется точкой росы.
Влажность воздуха: физические явления и закономерности
Изменение влажности воздуха происходит под воздействием различных физических явлений. Рассмотрим несколько задач, чтобы проиллюстрировать эти процессы.
Задача 1: Уменьшение объема сосуда
Предположим, относительная влажность воздуха в закрытом сосуде равна 30%. Как изменится влажность, если объем сосуда уменьшить в 2 раза?
Решение:
- Относительная влажность = отношение парциального давления пара к давлению насыщенного пара.
- Поскольку давление насыщенного пара не меняется, а объем сосуда уменьшается вдвое, парциальное давление увеличивается в 2 раза.
Задача 2: Аналогичная с температурой
Рассмотрим случай, когда относительная влажность равна 40%. Что произойдет, если объем сосуда уменьшить в 3 раза?
Решение:
Аналогично предыдущей задаче, парциальное давление не может быть больше давления насыщенного пара. Следовательно, в сосуде будет насыщенный пар и вода.
Задача 3: С перегородкой
Рассмотрим цилиндр с перегородкой, где одна сторона влажная (относительная влажность 50%), а другая сухая. Что произойдет, если убрать перегородку?
Решение:
Парциальное давление пара за перегородкой составляет 0,5р0. При удалении перегородки объем увеличивается в 2 раза, что приводит к уменьшению давления в 2 раза и установлению влажности на уровне 25%.
Задача 4: Поднимающийся поршень
Рассмотрим сосуд с воздухом, водяным паром и каплями воды. При подъеме поршня капли исчезают, а температура пара остается неизменной. Как изменится влажность воздуха при нагревании сосуда?
Решение:
- В начале влажность 100%, так как были капли воды.
- С исчезновением капель влажность 100% поддерживается до момента, пока объем остается постоянным.
- При нагревании сосуда уменьшается влажность из-за увеличения давления насыщенного пара.
В результате проведенных расчетов и анализа физических процессов можно сделать вывод о том, что изменение влажности воздуха зависит от различных факторов, таких как давление, объем и насыщенность пара.
Увлажнение воздуха: как изменится влажность через 1,5 часа
В комнате размерами 4×5×3 м, в которой воздух имеет температуру 10 °C и относительную влажность 30 %, включили увлажнитель воздуха производительностью 0,2 л/ч. Чему станет равна относительная влажность воздуха в комнате через 1,5 ч?
Решение:
Объем комнаты V = 4·5·3 = 60м^3. Парциальное давление p = φ·p0 /100 = 0,3·1,25 = 5,75 кПа. Где p0 — давление насыщенного пара.
Используя уравнение состояния идеального газа pV = νRT, можно определить массу пара, которая увеличится через 1,5 часа.
Масса общая воды в воздухе mобщ = m + m1, где m1 = 0.2·10^-3·1.5 = 3·10^-3 (кг).
Парциальное давление после работы увлажнителя и окончательная влажность вычисляются по формулам.
Заключение:
Через 1,5 часа относительная влажность воздуха в комнате изменится после работы увлажнителя.
Молекулярная физика и термодинамика. Утверждения
Из книги Демидова М.Ю. Физика единый государственный экзамен мы рассмотрим утверждения по ситуации в цилиндрическом сосуде с водяным паром и каплей воды.
Список утверждений:
- В процессе внутренняя энергия пара постоянна.
- В состоянии водяной пар является ненасыщенным.
- В процессе плотность пара уменьшается.
- В процессе масса капли воды уменьшается.
- В процессе от пара отводится положительное количество теплоты.
Решение:
- Верно: внутренняя энергия увеличивается из-за увеличения массы пара.
- Неверно: пар находится в состоянии насыщения.
- Верно: плотность падает при увеличении объема.
- Верно: масса капли уменьшается при испарении.
- Неверно: тепло подводится в процессе.
Это задание на экзамене приносит 2 из 2 баллов.
Если вам интересны курсы по физике, регистрируйтесь на демо-группу по вашим любимым предметам и наслаждайтесь обучением вместе с нами!
Хорошего дня и успешного обучения!
Пополнение счета
К сожалению, данный курс заблокирован. Необходимо внести доплату. Этот урок не входит в полный курс, можно приобрести, чтобы получить доступ ко всему содержимому.
Тебе стали доступны демо-курсы. Смотри вебинары, делай домашние задания – следующие 10 дней у тебя безграничный доступ. Курсы доступны в разделе Мое обучение.
Вывод средств
Ваше задание подтверждено! Теперь вы можете приступить к следующему уроку курса по математике.
Подтверждение замены
Для смены номера телефона отправлен код по SMS, введите его в поле ниже.
Ты включаешь автопродление – 25-го числа каждого месяца доступ к купленным курсам будет автоматически продлеваться. Деньги будут списываться с одной из привязанных к учетной записи банковских карт. Управлять автопродлением можно из раздела Финансы.
Для активации регулярного платежа будет списана небольшая сумма с карты и сразу ее вернут.
Вы действительно хотите отменить автопродление?
Благодарим за покупку!
В ближайшее время курс будет доступен в разделе Мое обучение. Материалы будут доступны за сутки до начала урока. Чат будет доступен после выдачи домашнего задания.
Укажите вашу электронную почту.
Вопросы
Какое количество теплоты поглощается в процессе кипения и обращения в пар воды, происходящем при атмосферном давлении? <br> Ответ: кДж
На рисунке показан график процесса, проведенного над 2 моль газообразного аргона. Найдите отношение абсолютных температур.
Рабочее тело тепловой машины за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 64 Дж, и совершает работу, равную 16 Дж. Чему равен КПД тепловой машины? <br> Ответ: %
Газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж. Масса газа не менялась. Какую работу совершил газ в этом процессе?
На рисунке приведены графики зависимости давления газа от температуры. Какой из графиков соответствует зависимости давления насыщенного пара от температуры, а какой — изохорному процессу для идеального газа? В ответ запишите две цифры, соответствующие номерам выбранных графиков, не разделяя их знаками препинания. Цифры в ответе могут повторяться.
3 моль водорода находятся в сосуде при комнатной температуре и давлении 1600 Па. Каким будет давление 3 моль кислорода в том же сосуде и при той же температуре? Газы считать идеальными. <br> Ответ: Па
Молекулярный водород находится в сосуде фиксированного объема. При увеличении температуры в 2 раза половина молекул диссоциировала. Во сколько раз увеличилось давление?
Тепловая машина работает по замкнутому циклу. Температура холодильника составляет а нагревателя. За цикл машина получает от нагревателя количество теплоты и отдает холодильнику теплоты. Чему равен КПД тепловой машины?
Суммарная масса молекул воды, находящихся в сосуде с относительной влажностью составляет. Чему станет равна установившаяся относительная влажность, если в сосуд налить воды, а его объем изотермически увеличить в два раза?
Идеальная тепловая машина с КПД за цикл совершает работу. Какое количество теплоты отдается холодильнику за цикл? <br> Ответ: Дж
Куску льда массой 1 кг при температуре 273 К передали 42 кДж теплоты. Чему стала равна температура льда?
Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде равна 40%. Какой будет относительная влажность воздуха в сосуде, если при неизменной температуре уменьшить объём сосуда в 1,5 раза?
Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде равна 80%. Какой будет относительная влажность воздуха в сосуде, если при неизменной температуре уменьшить объём сосуда в 1,5 раза?
С идеальным газом происходит изохорный процесс, в котором в результате увеличения абсолютной температуры газа в 2 раза его давление возросло на 75 кПа. Масса газа постоянна. Каково было первоначальное давление газа?
Ответ: кПа
С идеальным газом происходит изохорный процесс, в котором в результате уменьшения абсолютной температуры газа в 2 раза его давление упало на 80 кПа. Масса газа постоянна. Каково было первоначальное давление газа?
Температура куска металла с удельной теплоёмкостью понизилась со до При этом выделилось количество теплоты, равное 108 кДж. Чему равна масса этого куска металла?
Ответ: кг
Температура куска свинца массой 400 г увеличилась с до Какое количество теплоты сообщили куску свинца?
Температура тела А равна 400 К, температура тела Б равна −23 °С. Какова разность температур между телами?
В закрытом сосуде под поршнем находится влажный воздух при температуре 100 °С. Парциальное давление водяного пара в сосуде равно 60 кПа. Какова относительная влажность воздуха в сосуде?
В закрытом сосуде при температуре 100 °С под поршнем находится влажный воздух с относительной влажностью 80%. Каково парциальное давление водяного пара в сосуде?
В сосуде под поршнем находится воздух с относительной влажностью 20%. Поршень сдвигают, уменьшая объём. Во сколько раз уменьшится объём сосуда к моменту, когда при неизменной температуре водяной пар в сосуде станет насыщенным?
Ответ: раз(а)
В сосуде под поршнем находится воздух с относительной влажностью 40%. Поршень сдвигают, уменьшая объём. Во сколько раз увеличится концентрация молекул водяного пара в сосуде к моменту, когда при неизменной температуре пар станет насыщенным?
Брусок из неизвестного металла массой 2 кг поместили в печь и стали его нагревать. На рисунке приведён график зависимости температуры металла от переданного ему количества теплоты Чему равна удельная теплота плавления металла?
Ответ: кДж/кг
На рисунке показан график изменения температуры вещества по мере поглощения им количества теплоты Масса вещества — 0,4 кг. Первоначально вещество было в жидком состоянии. Какова удельная теплота парообразования вещества?
В воздухе комнаты при относительной влажности 40% парциальное давление водяного пара равно 980 Па. Определите давление насыщенного водяного пара при данной температуре.
Парциальное давление водяного пара в комнате равно 1584 Па. Давление насыщенного пара при температуре воздуха в комнате составляет 2640 Па. Определите относительную влажность воздуха в комнате.
Какова удельная теплоёмкость металла, из которого сделана деталь массой 100 г, если при сообщении ей количества теплоты, равного 840 Дж, она нагрелась на 15 °С?
Ответ: Дж/(кг·К)
На сколько градусов нагреется медная деталь массой 100 г, если ей сообщить количество теплоты, равное 760 Дж?
Ответ: °С
В котелок насыпали кусочки олова и поставили на электрическую плитку. В минуту плитка передаёт олову в среднем количество теплоты, равное 500 Дж. График изменения температуры олова с течением времени показан на рисунке. Какое количество теплоты потребовалось для плавления олова, доведённого до температуры плавления?
В закрытом сосуде под поршнем находится водяной пар при температуре 100 °С под давлением 60 кПа. Каким станет давление пара, если, сохраняя его температуру неизменной, уменьшить объём пара в 2 раза?
Температура чугунной детали снизилась с 120 °С до 40 °С. Масса детали равна 200 г. Какое количество теплоты отдала деталь при остывании?
На рисунке изображён график зависимости температуры тела от подводимого к нему количества теплоты. Удельная теплоёмкость вещества этого тела равна 500 Дж/(кг·К). Чему равна масса тела?
Температура газа в сосуде уменьшилась на 2 °С. Чему равно изменение температуры газа по абсолютной шкале температур?
В кубическом метре воздуха в помещении при температуре 20 °С находится водяных паров. Пользуясь таблицей плотности насыщенных паров воды, определите относительную влажность воздуха.
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
1,36 1,45 1,54 1,63 1,73 1,83 1,94 2,06 2,18 2,30
Тепловая машина с КПД 40% за цикл работы отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 60 Дж. Какое количество теплоты машина получает за цикл от нагревателя?
Газ получил извне количество теплоты, равное 200 Дж, и при этом внешние силы совершили над ним работу, равную 80 Дж. Масса газа не менялась. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
Газ получил извне количество теплоты, равное 100 Дж, и совершил при этом работу, равную 80 Дж. Масса газа не менялась. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
На -диаграмме показан процесс изменения состояния 1 моль одноатомного идеального газа. Газ в этом процессе совершил работу, равную 4 кДж. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
Рабочее тело теплового двигателя за цикл совершает работу, равную 15 кДж, и отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 75 кДж. Какое количество теплоты рабочее тело получает от нагревателя за цикл?
Выберите страницу
Морозным зимним днем (температура воздуха была около ) школьник Миша пришел домой после школы, и ему показалось, что дома очень сухой воздух. Домашний гигрометр показал относительную влажность На улице, откуда он только что пришел, такого ощущения не было. Миша проверил прогноз погоды — оказалось, что относительная влажность в этот день составляла Поэтому Миша решил открыть окна, чтобы запустить в квартиру более влажный уличный воздух. Закрыв окна и дождавшись, пока воздух нагрелся до прежней комнатной температуры, Миша с удивлением обнаружил, что относительная влажность в квартире стала меньше Объясните этот эффект, основываясь на известных Вам физических законах.
В запаянной с одного конца трубке находится влажный воздух, отделенный от атмосферы столбиком ртути длиной Когда трубка лежит горизонтально, относительная влажность воздуха в ней равна Какой станет относительная влажность этого воздуха если трубку поставить вертикально, открытым концом вверх? Атмосферное давление равно мм рт. ст. Температуру считать постоянной.
В жёстком герметичном сосуде объёмом при температуре длительное время находился влажный воздух и воды. Сосуд медленно нагрели до температуры Пользуясь таблицей плотности насыщенных паров воды, выберите все верные утверждения о результатах этого опыта.
Влажный воздух находится в сосуде под поршнем при давлении и температуре Объем сосуда изотермически уменьшают в раза. В результате давление газа увеличилось в раза. Определите относительную влажность в начальный момент времени.
Воздух в комнате объемом имеет температуру и относительную влажность Сколько времени должен работать увлажнитель воздуха, распыляющий воду с производительностью , чтобы относительная влажность в комнате повысилась до Давление насыщенных паров воды при равно
В герметичном сосуде фиксированного объема в начальный момент времени находится вода и влажный воздух. Сосуд начинают нагревать. При температуре пар становится насыщенным, а при температуре вся вода испаряется. Изобразите схематично график зависимости давления водяного пара в сосуде от температуры Прокомментируйте вид графика на основании физических законов.
В закрытой колбе с сухими стенками находится воздух с парами воды. Воздух в колбе немного остудили, а стенки колбы остались сухими. Как при этом изменились концентрация молекул водяного пара относительная влажность воздуха в колбе?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Концентрация молекул водяного пара Относительная влажность воздуха
В сосуде находится влажный воздух под давлением с относительной влажностью Температура воздуха Объем сосуда изотермически уменьшают в 3 раза. Найдите конечное давление влажного воздуха, если давление насыщенного пара при 80 градусах Цельсия
В герметичном сосуде фиксированного объема находится влажный воздух. В результате нагревания температура в сосуде увеличилась в 4 раза, а давление в 5 раз. Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта.
В герметичном сосуде под поршнем находится влажный воздух. В результате изотермического сжатия объем сосуда уменьшился в 5 раз, при этом давление выросло в 4 раза. Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта.
В сосуде под поршнем находится водяной пар с относительной влажностью 50%. Объем сосуда уменьшили, а температура внутри повысилась, при этом плотность пара не изменилась. Как изменились относительная и абсолютная влажность воздуха в этом процессе?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Относительная влажность Абсолютная влажность
Плотность влажного воздуха при температуре и и давлении равна Чему равна плотность водяного пара при этой температуре? Универсальная газовая постоянная молярная масса сухого воздуха , молярная масса воды . Ответ приведите в округлив до одного знака после запятой.
В закрытом сосуде при температуре находится воздух, относительная влажность которого Сосуд охлаждают до температуры При этом часть паров конденсируется и образуется вода массой Определите объем сосуда, если давление насыщенных паров при начальной температуре равно а при конечной — Молярная масса воды равна
В гладком вертикальном цилиндре под невесомым поршнем находится влажный воздух. Давление в цилиндре равно а температура Объём цилиндра изотермически уменьшили в раза. Определить давление в цилиндре после сжатия, если в начальном состоянии плотность сухого воздуха в раза превышает плотность водяного пара. Молярная масса воздуха равна воды —
В стеклянную колбу налили немного воды и герметично закрыли её пробкой. Вода постепенно испарялась. На рисунке показан график изменения со временем концентрации молекул водяного пара внутри колбы. Температура в колбе в течение всего времени проведения опыта оставалась постоянной. В конце опыта в колбе ещё оставалась вода. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно описанного процесса.
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар. При постоянной температуре с паром провели процесс -диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этого процесса.
В цилиндрическом сосуде, закрытом подвижным поршнем, находится водяной пар и капелька воды. С веществом в сосуде при постоянной температуре провели процесс -диаграмма которого представлена на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этого процесса.
В сосуде под поршнем при комнатной температуре долгое время находятся вода и водяной пар. Масса воды равна массе пара. Объём сосуда медленно изотермически увеличивают в 3 раза.
Выберите все утверждения, которые верно отражают результаты этого опыта.
В цилиндре под поршнем находятся жидкость и её насыщенный пар (см. рисунок). Как будут изменяться давление пара и масса жидкости при медленном перемещении поршня вниз при постоянной температуре, пока поршень не коснётся поверхности жидкости?
Давление пара Масса жидкости
В цилиндре под поршнем находятся жидкость и её насыщенный пар (см. рисунок). Как будут изменяться масса пара и давление в жидкости У её поверхности при медленном перемещении поршня вниз при постоянной температуре, пока поршень не коснётся поверхности жидкости?
Масса пара Давление в жидкости у ее поверхности
В закрытом сосуде постоянного объёма при комнатной температуре находится воздух, содержащий ненасыщенный водяной пар. Температуру воздуха увеличили на 20 К. Как изменились при этом концентрация молекул воды и относительная влажность воздуха в сосуде?
Концентрация молекул воды в сосуде Относительная влажность воздуха в сосуде
В закрытом сосуде постоянного объёма при комнатной температуре долгое время находится влажный воздух. На стенках внутри сосуда видна обильная роса. Температуру воздуха медленно увеличили на 20 К. Роса на стенках сосуда при этом не пропала. Как изменились при этом концентрация молекул водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде?
Концентрация молекул водяного пара в сосуде Относительная влажность воздуха в сосуде
В 1 м3 влажного воздуха при температуре содержится 33,3 г водяного пара. Давление насыщенного пара при этой температуре pн = 5945 Па. Какова относительная влажность воздуха?
В сосуд объемом наполненный сухим воздухом при давлении и температуре вводят воды. Сосуд нагревают до температуры Каково давление влажного воздуха в сосуде при этой температуре?
В закрытом с обоих концов и откачанном цилиндрическом сосуде объемом может свободно перемещаться невесомый тонкий поршень. В сосуд с одной стороны от поршня ввели воды, а с другой стороны азота. Какую часть объема цилиндра будет занимать азот при температуре в обеих частях сосуда? Молярные массы воды и азота равны соответственно и
Тонкая пробирка частично заполнена водой и расположена вертикально в камере большого объема, в которой воздух поддерживается при нулевой относительной влажности и постоянном давлении, равном наружному атмосферному давлению. Вследствие диффузии в пробирке устанавливается линейное изменение концентрации пара с высотой: вблизи поверхности воды пар оказывается насыщенным, а у верхнего открытого конца пробирки его концентрация в 2 раза меньше. Пробирку сверху закрывают крышкой. После установления равновесия оказалось, что плотность влажного воздуха внутри пробирки отличается от плотности сухого воздуха в камере вдали от пробирки на величину Найти давление насыщенного пара при температуре опыта, равной 27 °С. Молярная масса сухого воздуха Изменением уровня жидкости в пробирке во время опыта пренебречь.