Молекулфрно кинетическая теория

Учение о теплоте

Введение

 

Макропараметры - это физические величины, которые используются для описания вещества как целого (масса, объём, температура)

Микропараметры – физичеcкие величины, использующиеся для описания единичных молекул вещества (масса молекулы, её скорость)

 

Атомы и молекулы вещества совершают беспорядочное (хаотическое  движение). Оно называется тепловым движением.

 

Явления, обусловленные  механическим движением атомов или  молекул называются тепловыми.

 

Тепловые явления объясняются  с помощью молекулярно-кинетической теории или законов термодинамики. Первая использует микропараметры, вторая – макропараметры.

 

Изменение температуры  оказывает влияние на механические свойства тел.

 

Пример.

КАК В ГОРОДЕ ПАРИЖЕ¹ ПОЧИНИЛИ ДОМ 
(Быль)Л.Н.Толстой

В одном большом доме разошлись врозь стены. Стали думать, как их свести так, чтобы не ломать крыши. Один человек придумал. Он вделал с обеих сторон в стены железные ушки; потом сделал железную полосу, такую, чтобы она на вершок не хватала от ушка до ушка. Потом загнул на ней крюки по концам так, чтобы крюки входили в ушки. Потом разогрел полосу на огне; она раздалась и достала от ушка до ушка. Тогда он задел крюками за ушки и оставил ее так. Полоса стала остывать и сжиматься и стянула стены.

 

Основы МКТ.

1. все тела состоят из частиц

2. частицы хаотически  движутся

3. частицы взаимодействуют  друг с другом.

 

Комментарий к основам  МКТ.

1) Впервые  гипотеза об атомном строении вещества была выдвинута ещё в 5 в до нашей эры греческим философом Демокритом, именнно он ввёл понятие атома.

 

Молекула состоит из двух или нескольких атомов.

Молекула – мельчайшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Состоит из двух или нескольких атомов.

Если пальцы сжать в кулак и увеличить  его размеры до земного шара, то атом станет размером с кулак.

 

2)Также ещё в древней Греции учёные пришли к выводу, что частицы вещ-ва находятся в беспорядочном движении. На этой основе они объясняли испарение жидкостей, растворение одних веществ в других, распостранение запахов.

 

Взаимное проникновение частиц одного вещества между частицами другого при их взаимном соприкосновении называется диффузией.

 

Если бы диффузия отсутствовала, произошло бы расслоение атмосферы: внизу по действием силы тяжести оказался бы тяжёлый углекислый газ, затем киcлород, а выше азот.

Диффузия важна для получения красителей, пластмасс, сплавов, клеев. Благодаря диффузии насекомые за много километров улавливают аромат цветов и прилетают для сбора нектара, опыляя растения.

Но у диффузии есть и минусы: на химических предприятиях происходит выделение вредных и опасных для жизни веществ, проникающих благодаря диффузии в атмосферу.

 

 Самое очевидное док-во движения молекул можно получить, наблюдая в микроскоп мельчайшие взвешенные в воде частицы какого-либо твёрдого вещества.

Тепловое движение взвешенных в жидкости или газе частиц – броуновское. Оно вызывается ударами молекул жидкости или газа.

 

Впервые бр. дв-е наблюдал в 1827 году английский ботаник Броун. Он наблюдал за поведением цветочной пыльцы в воде. Эти частицы имели размер около 10^-6 м, т.е. каждая из них содержала более миллиарда молекул. Поэтому их можно было наблюдать в микроскоп. Частицы двигались по зигзагообразным траекториям. С ростом темп-ры их скорость движ-я возрастала. Броуновское дв-е моделирует молекулярное дв-е, это тепловое дв-е, которое никогда не может прекратиться.

 

http://www.youtube.com/watch?v=GXQxOvx1JO4 – 2:01, броуновское движение

 

Пример. Сливки на молоке быстрее отстаиваются в холодном помещении вследствие ослабления броуновского движения капелек масла

 

3) Молекула  – сложная система, состоящая  из отдельных заряженных частиц: электронов и атомных ядер. Между  электронами одной молекулы и  атомными ядрами другой действуют силы притяжения. Одновременно электроны обеих молекул отталкиваются друг от друга, так же как и ядра. Если бы между молекулами не существовало сил притяжения, то все вещ-ва при любом состоянии были бы газообразными. Благодаря силам притяжения молекулы удерживаются друг возле друга и образуют жидкие или твёрдые вещ-ва. На очень маленьких рас-ях между молекулами действуют силы отталкивания. Поэтому молекулы не проникают друг в друга.

 

1. Что мешает семикласснику  Васе, пойманному директором школы на месте курения, распасться на отдельные молекулы и врассыпную исчезнуть из вида?

Ответ: взаимное притяжение молекул семикласника мешает им расстаться навсегда и скрыться от директора.

 

Характер движения зависит от агрегатного состояния  вещества. В газах молекулы находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, и силы притяжения между ними ничтожно малы. Скорости молекул газа составляют сотни метов в секунду

В жидкостях молекулы расположены вплотную друг к другу. Молекулы совершают «бег на месте», делая иногда перескоки

В твёрдых телах молекулы колеблются около положения равновесия

 

Температура. Абсолютная шкала  температур.

 

С помощью  ощущений судить о температуре невозможно.

Первый прибор для  объективной оценки температуры, о  котором сохранились сведения, был изобретён Галилеем в 1592 году.

http://www.youtube.com/watch?v=4NLCbSBNSWA&feature=related – обыкновенная история. Термометр 10:12

 

Температура характеризует тепловое состояние тел. Она зависит от скорости движения молекул вещ-ва.

 

В  разных температурных шкалах нуль выбран совершенно произвольно. Например, в шкале Рюомера (использовалась до революции в России) 0⁰ это температура таяния льда, а 80⁰ это температура кипения воды.  В шкале Фаренгейта 0⁰ это смесь воды, нашатыря и льда, а 96⁰ это нормальная температура человеческого тела. 

Произвольный выбор нуля существенно  усложняет теоретический выбор  ряда зависимостей, приводит к громоздким формулам.  Исходя из этих соображений  Уильям Томсон, получивший за научные заслуги титул лорда Кельвина, предложил в 1848 году ввести новую шкалу температур, которая называется абсолютной или термодинамической. За нуль в этой шкале принят абсолютный нуль.

Это температура,  при которой  полностью прекращается движение молекул  и атомов (-273,15 ⁰С) называют абсолютным нулём.  Шкала Цельсия связана со шкалой Кельвина.  1⁰С= 1⁰К

Т = t +273

Абсолютный нуль недостижим, хотя в лабораториях специальными методами удалось достичь температуры 0,0001 К выше абсолютного нуля.

При очень низких температурах наблюдаются  необычные явления, например, сверхтекучесть гелия и сверхпроводимость некоторых  металлов.

 

Примеры.

Некоторые значения температур:

У птиц 39,5 – 44⁰С

Наиболее высокая темп-ра воздуха на Земле 58⁰, низкая – 88⁰

При темп-ре 42⁰С кровь не абсорбирует кислород и человек погибает от кислородой недостаточности. Искуственно темп-ру понижают иногда до 26⁰, тогда организм впадает в состояние анабиоза, жизненные процессы замедляются. Вместо 16 вдохов в минуту только 4, пульс падает с 70 до 25 ударов в минуту. Оперируя такого больного, хирург может на время отключить сердце. В состоянии анабиоза находятся зимой медведи, барсуки.

 

http://www.youtube.com/watch?v=WTRlbqY6ubE&feature=fvsr 3:23 зимний анабиоз лягушки (на англ.)

http://www.youtube.com/watch?v=FBytMLxI1ks&feature=relmfu 3:18  крионика

 

Давление

 

Это величина, которая характеризует  силу, действующую перпендикулярно  некоторой поверхности.

Единицы измерения давления:

1 ат = 760 мм рт ст =  1кгс/см² = 10⁵ Па

 

Атмосферное давление впервые  измерил в 17 веке итальянский учёный Торричелли.  Стеклянная трубка длиной 1 м, запаянная с одного конца, полностью заполнена ртутью. Трубку переворачивают, помещают незапаянный, но прежде закрытый конец в чашку с ртутью. Часть ртути выливаетмя в чашку, в трубке остаётся столбик высотой примерно 760 мм. Объяснение: столбик ртути опускается до тех пор, пока оказываемое им давление не станет равным атмосферному давлению. Такая идея измерения используется в ртутном барометре.

 

Опыт Торричелли http://www.youtube.com/watch?v=jnlf3Pb1wwU -3:39

http://www.youtube.com/watch?v=Q9hbfrv2yXk – история барометра 3:33

 

1 мм.рт.ст = 1 атм = 10⁵ Па

На Венере давление равно 100 земным атмосферам, на Марсе примерно 0,006 атм

Силы давления используются в живой  природе. Давлением объясняется  действие разного рода присосок. Например, рыбы прилипалы имеют присасывающую поверхность. Внешнее давление сильно прижимает присоску. Копыта жвачных животных при высасывании из трясины сжимаются под влиянием давления и пропускают воздух в образовавшееся угубление, нога вынимается без труда. У глубоководных рыб плавательный  пузырь выходит через рот наружу, если их извлечь из воды, так как  у этих рыб внутреннее давление газов больше атмосферного

 

Пример.

Когда было закончено  строительство тоннеля под Темзой в Лондоне, городские власти решили отметить это событие в самом  тоннеле.

Там шампанское показалось им лишённым обычной игристости. Но когдда они поднялись на поверхность, вино забурлило у них в желудках. Одного высокопоставленного чиновника пришлось срочно спускать обратно для рекомпрессии. Почему же это произошло?Дело в том, что на дне тоннеля давление выше атмосферного, часть углекислого газа оставалась в растворе. На поверхности земли газ стал выходить из раствора и чтобы замедлить этот процесс, пришлось спуститься обратно вниз.

 

Уравнение состояния идеального газа

 

Вместо реального газа, между молекулами которого действуют  сложные силы взаимодействия, будем рассматривать его физическую модель. Это модель называется идеальным газом. Идеальный газ – газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало.

На  рисунке приведена схема расположения молекул газа в закрытом сосуде. Молекулы в сосуде движутся хаотично. Можно предположить, что в каждом направлении движется одинаковое количество молекул. Т.е. в каждом направлении движется 1/3 молекул (пространство трёхмерно), и можно доказать, что

- основное уравнение МКТ

 

Здесь m₀ – масса молекулы

- концентрация молекул

- средний квадрат скорости  молекул

 

Это уравнение связывает  микроскопические параметры (масса, концентрация, скорость) с макроскопическими (давление)

 

Вопрос. Как изменится давление идеального газа, если при неизменных объёме и температуре произойдёт расщепление всех молекул газа кислорода в сосуде в атомы?

 

Уравнения идеального газа

- уравнение Менделеева-Клайперона

Здесь М- молярная масса

 

Напомним:

Один моль – кол-во вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько содержится атомов в углероде массой 12 граммов. Это число атомов называется постоянной Авогадро N_А

Молярная масса –  масса вещ-ва, взтого в кол-ве одного моля

Это наименование указывает, что число Авогадро – число  атомов любого вещ-ва, взятого в кол-ве одного моля.

Здесь m₀ – молекулярная масса в а.е.м.

 

R – универсальная газовая постоянная

R показывает величину энергии, которую надо передать одному молю газа, чтобы изменить его температуру на 1 кельвин.

 

Если перевести газ  из одного состояния в другое, то уравнение ид. Газа запишется так:

Это уравнение Клайперона

 

При нормальных условиях, 0⁰С = 273 К и нормальном давлении 760 мм рт ст, т.е. 10⁵ Па, один моль газа занимает объём 22,4 литра или 0,00224 м3. В данном случае

Это верно  для одного моля газа.

Для другого  количества газа надо сначала определить, сколько молей газа дано

И как раз  получается

 

Задачи

1. Каково давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне вместимостью  
   20 л при 12⁰С, если масса этого водуха 2 кг?

 

 

 

2. Найти давление 10 л азота, если его темп-ра 20⁰С и масса 15 грамм

 

 

 

3. Найти объём баллона, если температура 2-х граммов водорода в нём 20⁰С, давление 10 атм.

 

 

4. Нати объём, занимаемый газообразным водородм при температуре  10⁰С и нормальном давлении, если масса водорода равна 5 кг.

 

 

 

5. Найти температуру газообразного гелия в сосуде, если известно, что его масса равна 3 г, объём сосуда 21 л, давление гелия 1 атм.

 

 

 

6. Найти массу воздуха объёмом 20м³ при нормальном атмосфером давлении и температуре 10⁰С

 

 

7. (п.т.)Температура воздуха в парилке 90⁰С при нормальном давлении. Сколько получится пара, если на каменку вылили 1 литр воды?

 

 

 

 

Газовые законы

 

Изопроцессы – процессы, которые происходят при неизменном значении одного из термодинамически параметров.

1. Изотермический процесс – это процесс, который происходит при постоянной температуре.  
   Практически его можно подержать, если медленно уменьшать объём газа. Тогда создаются условия для поддержания постоянной темперауры газа вследствие телообмена с окружающей средой. 
   Ещё пример изотермического поцесса:  зависимость объёма маленьких пузырьков воздуха от давления под водой. 
   

Это закон Бойля-Мариотта (первый- англ. уч, торой - француз)

 

Закон установлен экспериментально до создания молекулярно-кинетической теории газов английским физиком Робертом Бойлем в 1662 году и французским аббатом Эдмоном Мариоттом, который описал независимо от Бойля аналогичные опыты в 1676 году.

 
Графически зависимость P от V при  постоянной температуре показывают с помощью изотермы 
 
 
 
 
 
 
Газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине.

Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента  его рождения, с первого самостоятельного вздоха.

При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и в следствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох. Другими словами воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не выравняются.

Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.

 
 

2. Изобарный процесс – процесс, происходящий при постоянном давлении (барос – греч. тяжесть) 
   Достаточно нагревать газ в сосуде с подвижным поршнем, чтобы внешнее давление было неизменным. 
   

Это закон  Гей-Люссака

Слава тебе, изобарный  процес

В физику нашу ты вовремя влез

Хвала и тебе, о мудрец Гей-Люссак

С законом своим не попал  ты впросак

Графически зависимость V от T при постоянном давлении показывают с помощью изобары

 

 

В области низких температур все  изобары идеального  газа сходятся в точке T = 0. Но это не означает, что объём реального газа в действительности обращается в 0. Все газы при очень низких температурах обращаются в жидкости, а к жидкостям уравнение Менделеева-Клайперона неприменимо.

 

III. Изохорный процесс – процесс, происходящий при неизменном объёме.  (хорема - греч.объём ) 
Для его реализации достаточно нагревать или охлаждать в герметическом сосуде с неизменным объёмом

Это закон Шарля

 

Графически зависимость  Р от Т при посоянном объёме показывают с помощью изохоры. 
 

 

 

 

В соответствии с этим законом все изохоры начинаются в точке 0. Значит, давление ид. газа при абсолютном нуле равно нулю.

Задачи.

Изотермические процессы

1. При сжатии газа его объём уменьшается с 8 до 5 л, а давление повысилось на 60 кПа. Найти первоначальное давление 
    
    
    
    
   
2. Газ изотермически сжали. При этом его объём уменьшится в 3 раза. Каким стало давление, если начальное давление было равно 1 атм? 
   

 

 

 

Изобарные процессы 
3. Каким объём займёт газ при 77⁰С, если при 27⁰С его объём был 6 л?

 

 

 

 

 

4. При увеличении абсолютной температуры в 1,4 раза объём газа увеличится на 40 см³. Найти первоначальный объём.

 

 

 

 

5. Нагревание газа  происходит при изобарном процессе. Температура меняется от 20⁰С до 100⁰С. Начальный объём газа 2 л. Каков конечный объём газа?

 

 

 

 

 

Изохорный процесс

6. При температуре 27⁰С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление при температуре -13⁰С?

 

 

7. В 10 литровом баллоне происходит нагревание воздуха от температуры 10⁰С до 40⁰С. Каким будет после нагревания давление газа, если его начальное давление было 20 атм?

 

 

 

 

8. В нерабочем состоянии при 7⁰С давление газа в колбе эл. лампы накаливания равно 80 кПа. Найти температуру газа в горячей лампе, если давление в рабочем режиме возрастает до 100 кПа

 

 

 

9. При какой температуре  находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на  140 К давление возросло в 1,5 раза?

 

 

 

Взаимные превращения  жидкостей и газов

 

I. Испарение и конденсация

 

Испарение – переход молекул из жидкости в пар.

Так как при испарении  жидкость покидают самые быстрые  молекулы, то её температура уменьшается.

Скорость испарения зависит от рода жидкости, от температуры, от площади поверхности жидкости, от ветра.

Процесс, обратный испарению  – конденсация. Это переход молекул из пара в жидкость.

Примеры.

1. Спускаемый  аппарат косм. корабля покрывают специальной быстро испаряющемся вещ-вом, чтобы устранить перегрев от трения при прохождении через атмосферу Земли

2. испарение  – основная составляющая круговорота  воды на Земном шаре

3. В технике  процесс испарения лежит в  основе работы двигателя холод. установок, в основе всех процессов сушки материалов

 

Вопрос. Почему купающемуся не становится холодно, когда он выходит из реки во время тёплого летнего дождя?

Во время дождя вода не испаряется с кожи человека и  не  охлаждает его

 

II. Насыщенный пар

 

Если сосуд с жидкостью  накрыть крышкой, то будет происходить  процесс и испарения и конденсации. Через некоторое время число  молекул, вылетающих из жидкости, будет  равно числу молекул, возвращающихся в неё за некоторое время. Такое  состояние называется динамическим равновесием. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называетя насыщенным. Туда больше не могут испаряться молекулы.

 

III. Кипение – парообразование жидкости по всему объёму.

 

Объяснение  процесса кипения:

В жидкости всегда присутсвуют растворённые газы, которые выделяются на стенках сосуда и на взвешенных в жидкости пылинках. В пузырьках газа жидкости пар является насыщенным. С увеличением температуры давление паров растёт, пузырьки увеличиваются в размерах и под действием выталкивающей силы всплывают. И так как температура верхних слоёв более низкая,давление стремительно падает и пузырьки захлопываюся. Множество таких микровзрывов создают шум. Когда жидкость прогреется, пузырьки перестают захлопываться. Перед закипанием чайник перестаёт шуметь. Кипение начинается при температуре, когда давление насыщенного пара в пузырьках сравняется с внешним давлением.

 

Чем больше внешнее  давление, тем выше температура кипения.

И наоборот, при понижении давления темп-ра кипения уменьшается

Пример.

1. Давление внутри скороварки 2 атм, темп-ра кипения там 120-130⁰, пища готовится быстрее

2. При поднятии в горы на  каждый километр темп-ра кипения  воды падает на 3⁰

На высоте 7000 м давлении 300 мм.рт.ст, темп-ра кипения воды там 70⁰. У альпинистов возникают проблемы с варкой яиц, так как белок при темп-ре ниже 100⁰С не сворачивается.

 

Температура кипения жидкости также  зависит от давления насыщенного  пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже темп-ра кипения жидкости.

 

Пример. 1. Ртуть кипит при 357⁰С при нормальном давлении

2. Различия в температурах  кипения разных веществ применяются  в процессе перегонки нефти  При нагревании нефти до 670 ⁰С та её часть, мазут, которая имеет большею темп-ру кипения, остаётся в ней, а те части, у которых темп-ра кипения ниже 360⁰, испаряются. Из образовавшегося пара получают бензин.

 

Итак, температура кипения  жидкости зависит от:

1. От давления на  поверхности жидкости

2. От давления насыщенного  пара внутри жидкости

 

Вопрос.  Хозяйки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Верен ли этот приём?

Ответ: если температура воды уже достигла 100 градусов, она не будет повышаться, пока не кончится кипение и вода не превратиться в  пар. Усиливать огонь совершенно бесполезно.

 

IV. Перегретая жидкость

 

Это жидкость, полученная при температуре  выше температуры кипения.

Если жидкость предварительно очистить от газа, в ней будут отсутствовать  центры парообразования – мельчайшие пузырьки воздуха. Перегретая жидкость находится в неустойчивом состоянии. Достаточно добавить в неё мел с большим количеством воздуха в порах, как жидкость начинает бурно закипать. При этом её температура понижается до температуры кипения, так как превращение жидкости в пар требует затраты энергии. 

 

Кипение перегретой воды, 2:18

http://www.youtube.com/watch?v=EISLAT8YMkE

Что такое охлаждающие кувшины?

 

Охлаждающие кувшины

Это сосуды из необожённой  глины и налитая в них вода становится прохладнее, чем окружающие предметы. Они были в большом распостранении у южных народов. Секрет их действия прост: жидкость просачивается сквозь глиняные стенки наружу, там медленно испаряется, отнимая при этом теплоту от сосуда и заключенной в нем жидкости.

Чем знойнее воздух, тем  скорее и обильнее испаряется жидкость, и тем более охлаждается вода внутри кувшина. Зависит охлаждение и от влажности окружающего воздуха: если в нем много влаги, испарение происходит медленно, и вода охлаждается незначительно. Ветер  ускоряет испарение, и тем способствует охлаждению. Повышение температуры в охлаждающих кувшинах не превышает 5 градусов Цельсия. В знойный южный день, когда температура показывает подчас 33 градуса, вода в кувшине имеет температуру теплой ванны. Охлаждение практически безполезное. Зато кувшины хорошо сохраняют холодную воду, для этой цели их преимущественно и употребляли.

 

Скороварка

 

Особое место среди кастрюль занимает скороварка. Она заслуживает  того, чтобы о ней поговорили отдельно, хотя бы потому, что она может  заменить собой все кастрюли. Придумал ее французский физик Дени Папен  аж в 1679 году для обработки сахара. Это был герметично закрытый сосуд, в котором при нагревании поднималось давление, а, следовательно, кипение проходило при более высокой температуре и приготовление пищи шло быстрее. Долгое время скороварка представляла собой кастрюлю с наглухо завинчивающейся крышкой, которая грозила в любой момент взорваться под действием высокого давления. Потом приходилось долго ждать, пока давление спадет и крышку можно будет открыть. У этой модели скороварки не было ни выпускных клапанов, ни предохранителей, ни регуляторов. Зато не было необходимости (да и возможности) вмешиваться в процесс приготовления пищи, и, значит, находиться возле кастрюли и плиты.   
Новый интерес к скороварке возник в двадцатые годы ХХ века. Скороварки стали применять в Германии для быстрого приготовления пищи в ресторанах. А позже американцы наладили серийный выпуск скороварок для дома.  
В современной скороварке на крышке установлены клапаны, регулирующие рабочее давление, и для выпуска пара  по окончании варки. А также запасной клапан и система блокировки и разблокировки крышки. Теперь нет необходимости часами ждать, пока кастрюля остынет, давление пара снизится и ее можно будет открыть.  
Это очень удобно, потому что, чтобы блюдо не переварилось, скороварку необходимо открыть сразу по окончании варки. Ускорить этот процесс можно, если перенести скороварку под проточную холодную воду.   
Устройство скороварки (Pressure Cooker) несложно. В отличии от обыкновенной кастрюли скороварка имеет герметически закрывающуюся крышку, в которой установлены два клапана - рабочий и аварийный ( в современных скороварках аварийных клапанов может быть и больше, хотя в этом нет особых преимуществ по сравнению с классической конструкцией ). Рабочий клапан открывается и выпускает наружу излишек пара при превышении определённого уровня давления внутри скороварки. Аварийный клапан делает то же самое, но с более высоким уровнем давления и должен сработать только тогда, когда рабочий клапан по какой-либо причине не обеспечил сброс излишнего давления ( неисправен или не справляется с нагрузкой ).

 

 

 

 

 

Влажность воздуха

 

I. Воздух – смесь газов и водяного пара. Влажность характеризует содержание водяного пара в атмосфере. Водяной пар в воздухе обычно ненасыщенный. Если бы он был насыщенным, то поверхность Земли была бы покрыта каплями жидкости и никогда бы не высыхала.

Чем дальше пары в воздухе  находятся от насыщения, тем воздух суше. Поэтому, сравнив давление водяного пара в воздухе от давления насыщенного водяного пара при той же температуре, можно судить о влажности воздуха.

 

Характеристики  влажности:

 

1. Парциальное давление – давление водяного пара в атмсосфере, если бы остальные газы отсутствовали

 

2. Абсолютная влажность – плотность водяного пара

Но практически нам  это ни о чём не говорит. Интенсивность  испарения зависит от температуры, а абсолютная влажность ничего не говорит об этой характеристике воздуха.

 

3. Относительная влажность

Показывает, как далёк  пар в воздухе к состоянию  насыщения.

Это процентное отношение  давления водяного пара в воздухе  к давлению насыщенного пара при  данной температуре 

Относительная влажность 100% означает состояние полного  насыщения воздуха или полностью заполненного данного воздушного пространства водяным паром. Чем выше температура, тем больше водяных паров содержит воздух.

 

Пример. В холодных помещениях часто бывает сыро, так как при низких температурах относительная влажность велика. Стены, пол покрываются влагой.

 

Вопрос. Как меняется абсолютная и относительная влажность воздуха при его нагревании?

Абсолютная не меняется, относительная  уменьшается

 

 

 

 

 

II. Практическое измерение влажности

 

Влажность определяют с  помощью психрометра (psihria – грч.холод). Он состоит из двух термометров: сухого и влажного. Сухой показывает температуру воздуха, второй окутан

Мокрой тряпочкой. Чем  больше влажнось воздуха, тем меньше происходит испарение и тем выше показания влажного термометра.

По разности показаний  сухого и влажного термометров с  помощью психрометрической таблицы  определяют относительную влажность. При относительной влажности 100% вода ввобще не будет испаряться и  показания обоих термометров  будут одинаковыми

 

III. Значение влажности

 

http://video.yandex.ru/users/sales-chip-dip-ru/view/921# - 01:57, значение влажности

https://www.mindmeister.com/ru/111189331/_ - ментальная карта, применение влажности

 

1. Для самочуствия  человека.

От влажности зависит  интенсивность исарения с кожи человека. Для него наиболее благориятна влажность 40-60%. Относительная влажность в  пустыне и в комнате спечным отоплением зимой равна 20-30%. В дождливый день влажность приближается к 100%.