Насыщенный пар. Кипение. Влажность воздуха. Уроки физики в 10 классе

1.Насыщенный и ненасыщенный пар и их свойства
2.Кипение. Зависимость температуры кипения от давления
3.Влажность воздуха и ее измерение

Газ, находящийся над жидкостью и состоящий из молекул этой
жидкости, называется паром этой жидкости.
Переход молекул из жидкости в пар называется испарением
или парообразованием.
Обратный переход молекул из пара в жидкость называется
конденсацией.

Процессы, происходящие в закрытом сосуде
Процесс испарения, скорость
которого постепенно уменьшается
Процесс конденсации, скорость которого постепенно возрастает
С течением времени в сосуде устанавливается динамическое равновесие
( число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость)
Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью, называется НАСЫЩЕННЫМ

Анимация
«Насыщенный пар»

Свойства насыщенного пара:
1. Насыщенный пар можно считать идеальным газом и применить к нему уравнение Клапейрона - Менделеева
2. При изотермическом сжатии и расширении насыщенного пара его давление не изменяется
р
V
Изотерма насыщенного пара
Изотерма идеального газа

Изотермическое сжатие
Молекулы пара переходят в жидкость,число молекул пара уменьшается, но растет число молекул жидкости.
Масса жидкости возрастает
Изотермическое расширение
V ,значит, N
Число молекул пара растет, масса жидкости уменьшается.
р = const, пока вся жидкость не испарится . После этого пар перестает быть насыщенным , и его давление уменьшается

3. Давление и плотность насыщенного пара зависят от температуры
4. При данной температуре давление и плотность насыщенного пара
являются максимальными

Пар, давление плотность которого меньше давления и плотности насыщенного пара, называется ненасыщенным паром
плотность и давление насыщенного пара
плотность и давление ненасыщенного пара
При охлаждении ненасыщенный пар становится насыщенным
паром.
Температура, при охлаждении до которой ненасыщенный пар
становится насыщенным, называется точкой росы
При превращении ненасыщенного пара в насыщенный излишек водяных паров в резуль-
тате конденсации превращается в воду и выделяется в виде росы.

2.Кипение. Зависимость температуры кипения от давления

Процесс бурного парообразования по всему объему жидкости называется кипением
Анимация« Кипение -1»

Анимация» Кипение – 2»

Видеофильм « Кипение»

Зависимость температуры кипения воды от давления

Анимация
Зависимость температуры кипения от давления»

3.Влажность воздуха и ее измерение

.
Вода занимает около 70,8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7% воды. Образно говоря живые организмы – это одушевлённая вода. В атмосфере находится около 13-15 тыс. куб. км воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. В среднем в атмосфере 1,24●1016 кг водяного пара. И хотя его долю составляет меньше 1 % от общей массы атмосферы, его влияние на погоду, климат Земли, самочувствие людей очень велико.
Главный источник водяного пара в атмосфере – испарение воды с поверхности океанов, морей, водоёмов, влажной почвы, растений. С водяных просторов и суши за год испаряется свыше 500 000 км3 воды, т.е. количество воды, почти равное количеству воды в Чёрном море.
В атмосфере под влиянием различных процессов водяной пар конденсируется.
При этом образуются облака, туман, осадки, роса. При конденсации влаги выделяется количество теплоты, равное количеству теплоты, затраченному на испарение. Этот процесс приводит к смягчению климатических условий в холодных районах.

Содержание водяных паров в воздухе называется
влажностью воздуха
Виды влажности воздуха
1. Абсолютная влажность-
количество водяных паров , содержащихся в 1 кубическом метре воздуха
f - абсолютная влажность
f = ρ
2. Относительная влажность – показывает близость водяного пара к состоянию насыщения

Влияние влажности воздуха на человека и способы её регулирования
Слова «микроклимат помещения» мы нередко понимаем, как установление определённой температуры помещения, нормальной для нахождения в нём людей. Однако, мы забываем об одной из важных составляющих микроклимата - это относительная влажность воздуха.
При относительной влажности воздуха в помещении 50-55% и температуре около 20°С любой человек будет чувствовать себя комфортно. Любое отклонение показателя относительной влажности воздуха, в большую или меньшую сторону, неблагоприятно влияет на физическое состояние человека, вызывая различного рода недомогания, потерю сил, быструю утомляемость, а также снижение работоспособности.
Чтобы исключить такое влияние изменений относительной влажности воздуха на самочувствие человека, следует применять специальное оборудование, предназначенное для регулирования относительной влажности воздуха

Оборудование для создания оптимального микроклимата
в жилых и производственных помещениях
Приборы для измерения влажности воздуха
(психрометры,
гигрометры)
Осушители
воздуха
Увлажнители
воздуха

Приборы для измерения относитель-
ной влажности воздуха

Психрометр
1
2
3
1 - «Сухой» термометр –
показывает температуру воздуха
2 - «Влажный» термометр –
показывает «точку росы»
3 - Психрометрическая таблица
1. Снять показания «сухого»
и «влажного» термометров;
2. Определить разность
показаний термометров;
3. На пересечении столбцов
«температура воздуха»
(по вертикали)
И ΔT (ПО ГОРИЗОНТАЛИ) НАЙТИ
ЗНАЧЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ
ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Волосной гигрометр
Человеческий волос
при увеличении
влажности воздуха
удлиняется;
при уменьшении
влажности воздуха
длина волоса уменьшается.
Стрелка, соединённая
с натянутым волосом,
показывает относительную
влажность воздуха.

Гигрометр комнатный

Конденсационный гигрометр
Металлическая коробочка
Полированная стенка
Полированное кольцо
Теплоизолированная
прокладка
5. Резиновая груша
6. Термометр
Определяет
абсолютную влажность воздуха
по точке росы
Налить эфир в коробку
Продувать грушей воздух
для быстрого испарения
Отметить температуру,
при которой на полированной
стенке коробки появится роса.
По таблице плотности
насыщенного водяного пара
определить абсолютную
влажность водяного пара.

Электрический термометр

Увлажнение воздуха в помещении
Оптимальная относительная влажность в помещении, где находятся люди, должна составлять 40-70%. Поддержание комфортной влажности в помещении очень важно для хорошего самочувствия людей, находящихся в нем. При недостаточной влажности воздуха затрудняется работа дыхательного аппарата, ощущается «першение» в горле, кожа становится очень сухой и раздражительной. Кроме того, сухой воздух способствует накоплению статического электричества на человеке и предметах, при соприкосновении с которыми происходит электрический разряд, вызывая неприятные ощущения. Такое явление часто происходит в морозные дни: если после снятия шерстяной вещи коснуться металлического предмета, например водопроводного крана, то человека бьет током. Ток этот небольшой, абсолютно безопасный, но само ощущение его, при регулярном повторении, очень неприятное

Традиционные увлажнители воздуха работают по принципу "холодного" испарения. Специальная губка испарителя полностью пропитывается влагой. Встроенный вентилятор засасывает сухой воздух, из помещения и прогоняет его через влажную губку, что обеспечивает оптимальное увлажнение воздуха и не требует дополнительных приборов контроля.
Достоинства таких воздухоувлажнителей - невысокая стоимость, дешевизна сменных фильтров, низкая потребляемая мощность.
Недостаток традиционных увлажнителей - нет возможности точно поддерживать влажность в помещении (только больше-меньше)

Ультразвуковые:

Домашний увлажнитель воздуха

Промышленный увлажнитель воздуха

1. Подвод воды
2. Устройство для смягчения воды
3. Гидронасос
4. Шланг высокого давления
5, 6. Устройства для парообразования со встроенными вентиляционными системами
7. Блок автоматического управления
8. Датчик влажности
9. Водоотвод
Автоматическая система увлажнения воздуха

Осушители воздуха

Для осушения воздуха в бассейнах, аквапарках, прачечных, производственных помещениях, складах, подвалах используют осушители воздуха. Принцип их работы основан на конденсации влаги при соприкосновении воздуха с холодной поверхностью. Фактически, осушитель воздуха является кондиционером: вентилятор подает воздух из помещения на испаритель (радиатор с пониженной температурой), при этом воздух охлаждается, влага из воздуха конденсируется и стекает в поддон, затем осушенный воздух подается на конденсатор (радиатор с повышенной температурой), где нагревается и подается в помещение. Основной характеристикой осушителя воздуха является производительность, которая определяет сколько воды в единицу времени сможет удалить осушитель при определенной температуре и влажности воздуха. Производительность измеряется в "литрах в сутки" и составляет для бытовых и полупромышленных моделей от 12 до 300 л/сутки.

Бытовой осушитель воздуха

Комнатный стационарный осушитель воздуха

Мобильный
осушитель
воздуха

Как образуется роса?
В воздухе содержится определенное количество влаги. Теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный. Когда воздух соприкасается с холодной поверхностью, часть его конденсируется, и влага, содержащаяся в нем, остается на этой поверхности. Это и есть роса. Температура такой прохладной поверхности должна быть ниже определенной величины, при которой образуется роса. Эта величина называется "точкой росы". Роса не образуется на земле или тропинках, так как они долго сохраняют солнечное тепло. А на траве или растениях, которые остыли, роса образуется. Но только незначительная часть влаги, которую мы наблюдаем на растениях утром, является росой. Основная часть влаги (а иногда и вся влага) произведена самим растением.

Как образуется туман?
Туман — это обычное облако, но только лежащее на поверхности земли или моря. Оно состоит из водяных капелек, слишком маленьких, чтобы их можно было увидеть. Но их так много, что объекты, находящиеся рядом, плохо различимы. Туман образуется, когда воздух, насыщенный водяными парами, охлаждается до температуры, ниже точки росы.

Как образуется иней?
При охлаждении избыток воды собирается на поверхности предметов. Когда температура опускается ниже 0° С, вода затвердевает и кристаллики льда покрывают поверхность тел. Иней, который часто называют "изморозью", бывает двух видов: гранулированный и кристаллический. Гранулированный иней - это просто замерзший туман. Кристаллический иней образуется из водяных паров воздуха на растениях.

Как образуется дождь?
Когда капельки воды в облаке сливаются друг с другом, они как бы набухают, увеличиваясь в размере (с Земли мы наблюдаем это как превращение белых облаков в серые тучи). Наконец, капли становятся настолько тяжелыми, что проливаются на Землю — начинается дождь.
Маленькие капли воды почти идеально круглые, потому что их собирает в шар сила поверхностного натяжения. А вот капли побольше имеют вытянутую форму, потому что они слишком тяжелые и силы поверхностного натяжения не хватает на то, чтобы удержать их в форме шара.

Как образуется град?
Град образуется, когда дождевые капли по пути к земле проходят через слой холодного воздуха и замерзают. Из отдельных дождевых капель получаются очень маленькие градинки. Когда маленькие градины падают и встречают по пути сильные восходящие воздушные потоки, они могут подняться обратно до того уровня, где образуются дождевые капли. К градине пристают новые капли, и когда она вновь пролетает через холодные слои, вода обволакивает ее и замерзает, увеличивая таким образом размер градины. Поднимание и опускание градины может происходить неоднократно до тех пор, пока на ней не нарастет количество слоев, увеличивающее ее вес настолько, что она оказывается в состоянии преодолеть силу восходящих воздушных потоков и падает на землю. Таким образом появляются градины диаметром в 8-10 сантиметров и весом до 0,5 кг.

Как образуются снежинки?
Зимой ветер гонит облака со стороны более теплых океанов к суше, где температура ниже и водяной пар при температуре ниже 0 °С превращается в мельчайшие кристаллики льда, которые, проходя сквозь другие облака, соединяются с другими кристалликами и образуют снежинки.