Содержание
-
Влажность воздуха и ееизмерение.Учитель физики
-
Образовательные задачи: сформировать понятия относительной и абсолютной влажности, точки росы, объяснить принцип действия и устройство приборов для измерения влажности (психрометра и гигрометра), научить пользоваться психрометром, обучить решению простейших задач влажности. Воспитательные задачи: показать роль молекулярно-кинетической теории для создания определенных условий в промышленном производстве для нормального течения процессов, для предсказания погоды в метеорологии и т.д. Задачи развития мышления: формировать умения применять знания МКТ для объяснения природных явлений, активизирование познавательной деятельности при использовании примеров из русской художественной литературы, примеров из истории.
-
С давних времен человек знал: облака и тучи дают дождь, который так нужен посевам, травам, деревьям. Поэтому он считал, что боги облаков и дождевых туч – добрые боги. Он благодарил их, возносил им хвалу, сочинял в их честь гимны. Природное явление непосредственно связанное с влажностью воздуха – образование облаков. Там щедрым отблеском зари освещены, Густые облака, сбегая с вышины, Нависли пышными янтарными клубами. . . В. Г. Бенедиктов
-
Красота и причудливость облаков, необычные сочетания форм и оттенков – все это всегда привлекало внимание, вызывало восхищение, будило воображение. Дети любят разглядывать облака и узнавать в них фигуры зверей, подчас диковинных, человеческие лица, те или иные предметы. Вспомним, у В. В. Маяковского: Плыли по небу тучки. Тучек – четыре штучки: От первой до третьей – люди, Четвертая - был верблюдик. К ним, любопытством объятая, По дороге пристала пятая; От нее в небосинем лоне Разбежались за слоником слоник.
-
В воображении поэтов причудливые формы облаков рождали разнообразные картины. Так у А. А. Фета гряда облаков оказывается похожей на силуэт города: Вон там на заре растянулся Причудливый хор облаков: Все будто бы кровли да стены, Да ряд золотых куполов.
-
Облака не просто проплывают над землей, они на наших глазах непрерывно меняются, возникают и тают. В каждый момент неуловимо меняется их форма, окраска, густота. Высоко в просторе неба, Все сияя белизною, Вышло облачко на полдень Над равниной водяною. Из болот оно восстало, Из холодного тумана – И замлело, засияло В синей стали океана. . . Вышло облачко высоко, Стало тонкое, сквозное, Улыбнулось одиноко – И угасло в ярком зное.
-
Это стихотворение И. А. Бунина очень лирично. Образ одинокого облака, родившегося и растаявшего на наших глазах, невольно вызывает легкую грусть. Прекрасное стихотворение посвятил облаку английский поэт П. Шелли. В нем есть выразительные строки: Я землею рождено, я водою вспоено, Взращено средь небесной равнины, Отдыхаю в горах, исчезаю в морях; Я меняюсь, но нет мне кончины. В этих строках много не только поэзии. В них хорошо отражена также физика красивого и удивительного явления природы, называемого облаком.
-
И еще одно природное явление непосредственно связанное с влажностью воздуха – туман. Сельский житель обычно рад туману. Он знает, что туман ранней весной предвещает потепление, что туман на утренней заре летом связан с выпадением росы, которая напитает растения влагой. Иначе воспринимают туман жители городов с сильно загрязненным воздухом. Городскому жителю в сильный туман не только трудно ходить по улицам, но и трудно дышать; физическое состояние резко ухудшается, портится настроение. В довольно мрачных тонах описывает Э.Верхарн туман, сгустившийся в большом городе над загрязненной рекой.
-
Сплошными белыми пластами Туман залег между домов. . . Туман сырой, туман холодный, Туман, как белый войлок плотный, Окутал низкие челны. Они, закинув якоря, Туман кровавя нимбом фонаря, В безумье тихое сейчас погружены. . . Седая ночь миры в туманах прячет И в тусклых душах монотонно плачет.
-
К счастью в наших городах не бывает таких мрачных, унылых туманов. Несмотря на подобные, способные вызвать озноб описания туманы, его все же вряд ли можно отнести к грозным явлениям природы. В древние времена он воспринимался как таинственное явление, способное порождать призраки и скрывать предметы, как нечто незаметно подкрадывающееся, обволакивающее. Таинственность тумана рождала суеверные представления, и возникали различные легенды, иногда даже светлые, не лишенные поэзии. Герой «Карельских рун» (эпических произведений древней народной поэзии Карелии) кузнец Илмаринен выковал . Он обращается к дочери тумана с просьбой помочь ему:
-
И ловить зверей он вышел Говоря слова такие: «Терхенетяр, дочь тумана! Решетом всю хмарь просей ты, Поразвесь клочками дымку Над звериными тропами, Чтобы мне пройти неслышно, Никого не всполошивши».
-
Надо признать, что поэты всегда любили обращаться к туману, они использовали его как поэтический образ, помогающий выразить самые разные настроения. В одних случаях поэты видят в туманной дымке неуловимый облик возлюбленной: Как сквозь туман вишневые цветы На горных склонах раннею весною Белеют вдалеке, - Как промелькнула ты, Но сердце все полно тобою.
-
В других случаях туман наводит их на грустные думы, вызывает беспокойство, тревогу: В тумане утреннем вся бухта Акаси, Которой свет зари едва-едва коснулся. Не видно островов. . . И думы все мои О корабле , что не вернулся. Эти чем-то напоминающие изящные кружева стихи относятся к средневековой японской поэзии Ҳ – ҲΙΙΙ веков. Автор первого стихотворения Ки-но Цараюки, автор второго не известен.
-
Часто с туманом ассоциируются печальные воспоминания, чувство утраты. За душу берут исполненные глубокой печали строки, написанные И.С.Тургеневым. Утро туманное, утро седое, Нивы печальные, снегом покрытые, Нехотя вспомнишь и время былое, Вспомнишь и лица давно позабытые.
-
Глазами внимательного наблюдателя смотрят поэты на туман и видят огромное их разнообразие. Утренний туман весьма нестоек. Взойдет солнце, и он растает без следа. Желая подчеркнуть быстротечность молодости и юных мечтаний, А. С. Пушкин недаром упоминает утренний туман. Вспомним строки из его стихотворения «К Чаадаеву»: Любви, надежды, тихой славы Недолго тешил нас обман, Исчезли юные забавы, Как сон, как утренний туман.
-
Обратим внимание на отмеченное М. Ю. Лермонтовым свойство вечернего тумана клубиться: И скрылся день; клубясь, туманы Одели темные поляны Широкой белой пеленой. Но туман не обязательно клубится, чаще он «ползет». Это отмечает С. Есенин: Приятный вечер. Гаснут зори. По траве ползет туман.
-
Какого цвет туман? Легкая туманная дымка над морем имеет голубоватый цвет. Хорошо известно стихотворение М. Ю. Лермонтова: Белеет парус одинокий В тумане моря голубом. Луну или солнце, наблюдаемые сквозь легкий туман, кажутся красноватыми. Напомним прекрасные пушкинские строки: Туман над озером дымился, И красный месяц в облаках Тихонько по небу катился. . .
-
В наше время облаками и туманами интересуются не только поэты и художники. Пожалуй, особенно сильно туманы интересуют сегодня диспетчеров аэропортов, работников морских и речных портов, летчиков, капитанов кораблей, водителей автомашин и, конечно же, огромную армию метеорологов и синоптиков. Метеоролог – метео-(гр.meteora) – атмосферные явления. Относящийся к явлениям земной атмосферы, к также к науке, занимающейся этими явлениями. Синоптика – (гр. – sinoptikos – способный все обозреть). Раздел метеорологии изучающий физические явления и процессы в атмосфере, определяющий состояние погоды, занимакющийся прогнозом погоды.
-
И здесь нам самое время обратить внимание на то, что замечательные по своим масштабам и красоте явления, связанные с влагой в атмосфере, оказывают не только эстетическое воздействие на людей. Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным: атмосфера – «открытый сосуд». Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент времени испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Важно ли это для нас?
-
Почему в нашем городе так тяжело переносятся холод и жара? Почему в Санкт-Петербурге уже при 250С учащиеся младших классов могут не ходить в школу, хотя, например, в Хабаровске зимой температура достигает 350С и никому не приходит в голову не только не ходить в школу, но и лишаться прогулок. Почему в нашем городе так трудно переносится жара даже 250С, хотя в других местах и большая температура переносится легче? Что за приборы висят в каждом зале Эрмитажа помимо термометров? Почему больные люди так внимательно готн6осятся к прогнозу погоды, когда передают влажность воздуха? Почему, когда зимой человек в очках входит в помещение, его очки запотевают? Почему зимой на окнах появляются узоры?
-
На все эти вопросы мы попробуем ответить в конце изучения темы «Влажность воздуха и ее значение». Влажность воздуха – содержание в нем водяных паров. Влажность воздуха характеризуется рядом величин.
-
Парциальное давление водяного пара.
Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов 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 (или упругостью) водяного пара. Парциальное давление р водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Единицы измерения:[ p ] = 1 Па или [ p ] = 1 мм.рт.ст.
-
Абсолютная влажность воздуха
За характеристику влажности водяного пара может быть принята плотность водяного пара ρ, содержащегося в воздухе. Так как эта величина очень мала, то ее выражают [ ρ ] = 1 Абсолютная влажность показывает, таким образом, сколько водяного пара в граммах содержится в 1 м3 воздуха. Абсолютная влажность и парциальное давление водяного пара связаны уравнением Менделеева-Клайперона
-
Относительная влажность.
Знание парциального давления водяного пара или абсолютной влажности ничего не говорят о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения, а именно от этого зависит интенсивность испарения воды (или конденсация пара) и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. От этого же зависит быстрота высыхания тканей, почвы, увядание растений и многое другое. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, - относительную влажность.
-
Относительной влажностью воздуха φ называют выраженное в процентах отношение парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р0 насыщенного пара при той же температуре. φ = Итак, для вычисления относительной влажности надо знать парциальное давление пара, содержащегося при данной температуре в воздухе, и давление насыщенного водяного пара при той же температуре. Давление и плотность насыщенного пара при разных температурах можно найти в таблице. Это табличная ведичина.
-
Пусть имеем следующие условия: температура воздуха 250С, абсолютная влажность паров составляет 1,22 кПа. Тогда относительная влажность воздуха: φ = Температура воздуха упала до 200С. Относительная влажность воздуха стала φ = Температура воздуха упала до 150С. Относительная влажность воздуха стала φ = Температура воздуха упала до 100С. Относительная влажность воздуха стала φ = Пар в воздухе стал насыщенным. Выпала роса.
-
Точка росы.
Температура tр, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности и неизменном давлении), называется точкой росы. Давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной точке росы, и ест парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере. При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.
-
Приборы для определения влажности воздуха.
1. Гигрометр. Гигрометр представляет собой металлическую коробку, передняя стенка которой хорошо отполирована. Коробка соединена с резиновой грушей. Внутрь коробки наливают легко испаряемую жидкость – эфир и вставляют термометр. Продувая через коробку воздух с помощью груши, вызывают сильное испарение и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности. Это и есть точка росы, так как появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Определение точки росы является наиболее точным способом измерения влажности воздуха.
-
2. Волосяной гигрометр. Рассказывают, что однажды Ньютон, который отдыхал в сельской местности в Англии, пошел прогуляться в горы. По дороге он встретил пастуха, который пас овец. Хотя на небе не было никаких признаков грозы, пастух сказал Ньютону, что скоро будет гроза. Ньютон не поверил, и скоро промок до нитки, попав под дождь. Он решил выяснить у пастуха, откуда тот узнал о приближении грозы. Пастух рассказал, что ему в этом помогают овцы. Незадолго до дождя шерсть пастухов становится заметно длиннее. На свойстве обезжиренного человеческого и не только человеческого волоса удлиняться при увеличении влажности воздуха основано действие волосяного гигрометра. Его применяют, когда не требуется особой точности при определении влажности воздуха.
-
3. Психрометр. Состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше влажность воздуха, тем менее интенсивно идет испарение и тем меньше разность показаний термометров. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания термометров будут одинаковы. По разности температур с помощью специальных таблиц, называемых психрометрическими, можно определить влажность воздуха. Психрометрами пользуются в тех случаях, когда требуется быстрое и точное определение влажности.
-
Значение влажности.
Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. А при испарении влаги температура организма уменьшается. При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи уменьшается и поэтому затрудняется терморегуляция человеческого организма. В сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Наиболее благоприятной является относительная влажность от 40% до 60%. Такая влажность, например, поддерживается в космическом корабле.
-
Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. \хотя количество водяного пара в воздухе 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. Испарение воды и образование водяного пара сопровождается, наоборот, поглощением теплоты и похолоданием. Огромное значение влажность воздуха имеет для образования туманов. Во время туманов увеличивается количество аварий. На пригородных дорогах часто даже стоят указатели, предупреждающие о возможности частых и сильных туманов.
-
Определенную влажность необходимо поддерживать в ткацком, кондитерском, табачном и других производствах для нормального течения процесса. А также при хранении произведений искусства и книг в музеях и библиотеках. Поэтому в музеях в каждом зале вы можете увидеть психрометры.
-
Закрепление.
Задача 1. Найти относительную влажность воздуха, если парциальное давление водяного пара в воздухе при 190С было 1,1 кПа. Задача 2. Найти относительную влажность воздуха в комнате при температуре 180С, если при температуре 100С образуется роса.
-
Задача 1. Дано: Решение. р = 1,1кПа φ = р0= 2,2 кПа φ = Найти: φ = ? φ = 50%
-
Задача 2. Дано: Решение. t = 180Cφ= tр= 100С φ= р01=2,07 кПа р = 1,23 кПа Найти: φ=? φ=59%
-
Домашнее задание:
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.