Физика Влажность воздуха и её измерение

Описание видеоурока

Вода занимает около 70,8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7% (пятидесяти до девяноста девяти целых семи десятых процента) воды.   В атмосфере находится около 13-15 тыс. км3 воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. Атмосферный водяной пар влияет на погоду Земли.
Водяной пар в воздухе не всегда является насыщенным, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек. Перемещению воздушных масс способствует ветер. Это приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара и для каждой территории оно различно. 
Содержание водяного пара в воздухе – это влажность, которая характеризуется несколькими величинами: абсолютной влажностью, относительной влажностью, парциальным давлением водяного пара.

1. Абсолютная влажность ρ (ро)– плотность водяного пара в воздухе измеряется в килограммах на метр кубический (кг/м³), т.е. показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м³ при данных условиях.
Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может быть пара;
Например, при +20 ºС 1 м³ воздуха может содержать 17 г водяного пара; при -20 ºС 1 м³ воздуха – всего 1 г водяного пара.
Степень насыщения водяного пара зависит от 
•    количества водяных      паров, 
•    давления,  
•    температуры. 
В окружающем нас воздухе практически всегда находится водяной пар. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.

Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Например, в центральной части России воздух сухой по сравнению с островом Сахалин. Там воздух настолько влажный, что одежда всегда кажется тоже влажной. Не каждый человек способен жить во влажном климате. Так как это сказывается на здоровье. 
 2. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара, имеющих свои определенные величины давления. Однако, давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела равно суммарному давлению. Парциальным давлением водяного пара называют давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, т.е. если создать идеальные условия. Парциальное давление водяного пара является одним из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления — паскалях или миллиметрах ртутного столба.
Атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонент сухого воздуха (кислорода, азота и т. д.) и водяного пара.
 3. Относительная влажность – это величина, показывающая, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению. Так как по парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности  нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами.   
Относительной влажностью воздуха ФИ называют отношение парциального давления р (П) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р _н.п. (П) насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%.
Для определения влажности воздуха используют несколько приборов.
ПсихрОметр. Состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение, так как в воздухе много водного пара. Температура, показываемая термометром, окруженным влажной тканью, ближе к температуре сухого термометра.
При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур этих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха. 
Гигрометр. 
Существует несколько видов гигрометров:
1.    волосной, 
2.    конденсационный, 
3.    психрометрический.
Волосной гигрометр состоит из рамки, волоса, стрелки, ролика и груза. Принцип его действия основан на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы.
Волосной гигрометр в зимнее время является основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.
Компенсационный гигрометр — прибор для определения влажности воздуха путем охлаждения последнего до точки росы. Прибор сотоит из термометра, металлической трубки с эфиром и груши, для накачивания воздуха. При испарении эфира  на отполированной стенке появляются капли воды. По термометру, вставленному внутрь сосуда, отмечают температуру, при которой это происходит. Эта температура является точкой росы при данном содержании водяного пара в воздухе. 

По точке росы находят соответствующую ей плотность насыщенного пара.
По таблице плотности насыщенного пара находят относительную влажность воздуха.
Для ускорения процесса испарения эфира через него с помощью груши прогоняется воздух.
В конденсационном гигрометре М. И. ГОльцмана температура металлического зеркала, измеряемая электрически, может быть понижена до —150°С (минус) с помощью обтекающего его жидкого кислорода или жидкого воздуха. 
Воздух просасывается через прибор и проходит мимо зеркала, где и происходит конденсация.
Точка росы – это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.
Точка росы также характеризует влажность воздуха:
•    выпадение росы под утро, 
•    запотевание холодного стекла, если на него подышать, 
•    образование капли воды на холодной водопроводной трубе, 
•    сырость в подвалах домов.
Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%. 
Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя, когда влажность воздуха очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела. 
При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма используется в медицине при заболеваниях почек.
От влажности также зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. Испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%).
Очень важно знать влажность в метеорологии — в связи с предсказанием погоды. Хотя относительное количество водяного пара в атмосфере 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. И наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.
Определенная влажность необходима в ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса.
Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.
Рассмотрим решение задачи. 
Найдите относительную влажность воздуха в комнате при температуре 18 °С, если при 10°С образуется роса.
По таблице зависимости давления насыщенных водяных паров от температуры найдем нужные нам значения: при температуре 18 градусов цельсия парциальное давление водяного пара равно одна целая, 23 сотых килопаскаля, а давление насыщенного пара равно две целых семь сотых килопаскаль. Переведем килопаскали в паскали,  и подставив значение величин в формулу, получим: фи равно парциальное давление водяного пара разделить на давление насыщенного пара и умножить на 100 процентов равно 1230 паскаль разделить на 2070 паскаль и умножить на 100 процентов равно 59 процентов.

infourok.ru

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью. Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).

Рис. 1. Насыщенный пар

Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).

 

Рис. 2. Ненасыщенный пар

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха – величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3). Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот. В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции. При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

1. плотность водяного пара в воздухе;
2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.

Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначениеабсолютной влажности:  (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измеренияабсолютной влажности:  (в СИ) или  (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности:

Обозначения:

 масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

 объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к. дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности: .

Единицы измеренияотносительной влажности: %.

Формула вычисления относительной влажности:

Обозначения:

 плотность водяного пара (абсолютная влажность),  (в СИ) или ;

 плотность насыщенного водяного пара при данной температуре,  (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр (рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух. В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы. Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара. Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).

Волосной гигрометр (рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).

Рис. 6. Психрометр (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора. С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы. Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

 

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом. Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая. Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Температура,	Давление, мм. рт. ст.	Плотность пара,
-10	1,95	2,14
-8	2,32	2,54
-6	2,76	2,09
-4	3,28	3,51
-2	3,88	4,13
0	4,58	4,84
2	5,3	5,6
4	6,1	6,4
6	7,0	7,3
8	8,0	8,3
10	9,2	9,4

Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Табл. 2. Психометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается. Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
4. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)

 

Домашнее задание

1. Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

interneturok.ru

Урок по физике. Влажность воздуха и её измерение.

План конспект урока теоретического обучения

Дисциплина: Физика

Преподаватель: Григорьева Ольга Васильевна

Тема урока: «Влажность и её измерение»

Продолжительность урока: 45 минут

Тип урока: формирование новых знаний и умений

Цели урока:

Обучающая:

Сформировать знания об абсолютной и относительной влажности воздуха, о способах их измерения; сформировать умения определять влажность воздуха.

Задачи:

1.Подготовка студентов к работе на уроке (рабочее место, организация внимания).

2. Организация самостоятельной работы по изучению учебного материала.

3. Организация мини эксперимента для отработки навыков измерения влажности.

4. Организовать самоконтроль и взаимоконтроль.

Развивающая:

Развивать способности видеть физические явления в окружающем мире, развивать воображение, наблюдательность, умения выделять цели и способы деятельности, умение анализировать, развивать навыки и культуру проведения физического эксперимента и умение делать выводы по его результатам, развивать самостоятельность.

Задачи:

1. Вовлечение студентов в постановку целей и задач урока.

2. Развитие навыков самостоятельной исследовательской работы.

3. Организация обсуждения результатов эксперимента.

4. Вовлечение учащихся в рефлексивную деятельность.

Воспитательная:

Воспитывать интерес к предмету, позитивное отношение студентов к изучаемому материалу,

способствовать дальнейшему формированию нравственных норм поведения в коллективе.

Задачи:

1. Мотивация деятельности студентов.

2. Воспитание аккуратности в работе, бережного обращения с приборами.

Методы и приёмы обучения: рассказ с элементами беседы, самостоятельная работа, частично-поисковый метод, метод сравнения, самоконтроль, взаимоконтроль, демонстрация слайдов, рефлексия, решение проблемных ситуаций.

Форма организации учебной деятельности:

Фронтальная;

Индивидуальная;

Парная;

Групповая.

Структурно – логические связи:

1. Внутрипредметная связь: с темой «Насыщенный пар».

2. Межпредметная связь: с предметом «География» — круговорот воды в природе; «Химия» — состав воздуха, «Математика» — выполнение расчётов на % содержание влаги в воздухе, «Товароведение пищевых продуктов» — влияние относительной влажности воздуха на сохранность продуктов.

Материально техническое оснащение:

1. Оборудование: психрометр, гигрометр, термометр, мультимедийная доска;

2.Дидактические средства обучения: опорный конспект, карточки — задания, психрометрическая таблица

Литература:

Основная:

• Касьянов, В.А. Физика. 10 класс: Учебн. Для общеобразоват.учреждений. – 5-е изд., дораб. – Дрофа, 2003. – 416с.– ISBN 5-7107-7157-0.

• Мякишев, Г.Я. Физика. 10 класс: учебн.для общеобразоват.учреждений: базовый и профильный уровни/

Дополнительная:

Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10-11 кл.: Пособие для общеобразовательных учебных заведений.

Шамшина Е.А., Гуреева Е.М. Интегрированный урок «Влажность воздуха» (физик и литератор)//www.openclass.ru/io/10/shamshina//Интернет и образование Июль, Том 2009, № 10.

ЦОРы:

festival.1September.ru

Ход урока

I. Организационно – мотивационный этап (4- 5 мин.)

Задача: подготовить студентов к работе на уроке (рабочее место, организация внимания, мотивация)

— проверка явки студентов

— проверка готовности кабинета и студентов к уроку.

— сообщение о ходе предстоящего занятия.

Преподаватель: Одной из проблем людей, путешествующих по пустыне, является нехватка воды. Запасы воды в песках быстро заканчиваются и люди погибают от обезвоживания. Хотя, если знать физику, от жажды в пустыне не умрешь. Как же добыть воду в пустыне? (Выслушиваются ответы студентов).

Студент: Воду можно добыть из воздуха.

Преподаватель: Если вам придется остаться в песках без капли воды, расстелите на земле полиэтиленовую пленку или брезент и насыпьте на нее камней. На утренней заре камни покроются капельками воды, и вы сумеете собрать хотя бы несколько глотков живительной влаги.

Преподаватель: Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров. Даже над пустыней воздух никогда не бывает абсолютно сухим. Перечислите откуда берётся водяной пар?

Студент: За счет осадка

Студент: За счет испарения растений, животных, людей

Преподаватель: Правильно, итак, с поверхностей морей, океанов, озер и рек, растений, животных и людей происходит непрерывное испарение воды в атмосферу.В природе что существует?

Студент: Круговорот воды.

Вовлечение студентов в формулировку темы, целей и задач урока.(5 мин)

Преподаватель: Тему сегодняшнего урока предлагаю вам самим определить, для этого предлагаю угадать о каком природном явлении идёт речь?

1)Пушистая вата

Плывёт куда-то.

Чем вата ниже,

Тем дождик ближе. (Облака)

2)А сейчас послушайте стихотворение Льва Толстого.

Когда в солнечное утро пойдешь в лес, то на полях, в траве, видны алмазы. Все алмазы эти блестят на солнце разными цветами – и желтым, и красным, и синим. Когда подойдешь ближе и разглядишь, что это такое, то увидишь, что это …» (Роса)

3) Он бывает и слепой, и моросящий, и ливневый. Что это такое? (дождь)

4)Как над речкой, над рекой

Появился вдруг цветной

Чудо-мостик подвесной. (Радуга)

5) «Под голубыми небесам

Великолепными коврами

Блестя на солнце…» (…снег лежит)

6) Над рекой, над долиной

Повисла белая холстина. (Туман)

Преподаватель: Как вы думаете, увиденные явления как- то связаны между собой, что объединяет эти явления?

Студент: Связаны, их объединяет вода, во всех веществах вода имеется, влажность, влага.

Преподаватель: Все эти явления объединяет вода, которая содержится в атмосфере.

Преподаватель: Итак, тема сегодняшнего урока « Влажность воздуха и её измерение», Запишите тему урока

Следующее задание вам, а что именно мы можем узнать о влажности воздуха, какие вопросы можем поставить:

Предполагаемые ответы студентов:

1. Что такое влажность, дать определение влажности?

2. В чем причина появления влажности?

3. Какие приборы имеются для измерения влажности воздуха?

4. Какие величины её характеризуют?

5. Единицы измерения?

6. На что она влияет и как проявляется?

7. Значение влажности для человека?

Преподаватель: Тем самим мы с вами определили цели урока:

1. Изучить что такое влажность?

2. Научиться определять влажность воздуха

3. Узнать какое значение и в каких областях деятельности человека с этим явлением мы с вами встречаемся

Преподаватель: как вы думаете, водяной пар в атмосфере является насыщенным?

Студент: Атмосфера – это открытый сосуд.

Преподаватель: Дело в том, что перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты на данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а вдругих местах наоборот преобладает конденсация.

Преподаватель: Влажность – это содержание водяного пара в различных местах атмосферы. Это очень важная метеорологическая характеристика. Нормальная влажность воздуха для человека в пределах от 40-60%. Для здоровья человека вредны, как чрезмерная сухость воздуха, так и большая влажность.

Если в воздухе содержится мало водяных паров, далек от насыщения, то мы будем испытывать определенный дискомфорт, сухость во рту, одежда будет электризоваться, липнет к телу.

Если в воздухе содержится наоборот много водяных паров, почти насыщен, то при малейшем понижении температуры будем наблюдать образование росы и всё покрывается капельками росы, появляется туман, а зимой иней.

ІІ. Изучение нового материала (20-25мин)

Преподаватель: Итак, влажность воздуха важное понятие и мы должны её изучить.

Организация самостоятельной работы студентов.

Преподаватель: Сейчас переходим к самостоятельной работе, раздам вам вопросы, отвечаем на вопросы (в течении5 минут изучить материал, внимательно читать, ровно через 5 минут начинам работу по обмену информации, в ходе которого работаем с опорным конспектом, учебником)

(учащиеся читают опорный конспект, учебник, отвечают на поставленные вопросы)

Преподаватель: Вопрос 1: Чем вызывается влажность? Ответ: испарением

Вопрос 2: Какие величины характеризуют влажность? Ответ: абсолютная и относительная влажность. Точка росы.

Вопрос 3: Что называется абсолютной влажностью? Ответ: Абсолютная влажность — величина, численно равная массе водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха (плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Преподаватель: Какой воздух теплый или холодный вместит в себя меньшее количества воды и почему?

Студент: холодный воздух плотнее теплого, следовательно, вместит в себя меньшего количества воды.

Преподаватель: значит, и давление водяного пара в этом случае будет небольшим.

Вопрос 4: Что называется относительной влажностью

Студент: Относительная влажность воздуха это — отношение парциального давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

φ = р/р_н.п •100%. (1)

Относительной влажностью можно считать отношение плотности ρ водяного пара, находящегося в воздухе, к плотности ρ₀ насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

(2)

Относительная влажность воздуха это — отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре.

φ=n/n _н.п. *100% (3)

Преподаватель: Иногда определение относительной влажности дают через концентрацию. Т.к. плотность и концентрация тесно связаны между собой. Запишем в тетрадях все формулы

Вопрос 5: Что называется точка росы

Температура, при которой пар, содержащийся в атмосфере становится насыщенным, называется точкой росы.

Преподаватель: По утрам, когда температура воздуха понижается, пар охлаждается и при некоторой температуре становится насыщенным. Дальнейшее понижение температуры окружающей среды приводит уже к конденсации этого пара в виде появления тумана и росы, появляется иней. Роса свидетельствует о том, что влажность была 100%.

Преподаватель: В начале урока вы говорили, что влажность можно измерить с помощью ряда приборов. Это гигрометры и психрометры.

Студент 1.Волосной гигрометр. Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса (человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения относительной влажности.

Студент 2:Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку, передняя стенка которой хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность. С его помощью определяют точку росы. Это наиболее точный способ измерения относительной влажности.

Преподаватель: Рассмотрим устройство и принцип работы психрометра.

Студент 3: Название прибора произошло от греч.слова «психрос», что означает «холодный». Он состоит из двух термометров: один сухой термометр, другой увлажняющий (влажный), обмотан тканью и опущен в воду (поскольку вода испаряется, то термометр охлаждается).

Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

Преподаватель: На психрометре присутствует психрометрическая таблица, и на пересечении столбцов показаний сухого термометра по вертикали и по горизонтали разности показаний сухого и влажного термометра можно определить относительную влажность.

ІІІ. Закрепление и применение знаний – 10 мин.

Работа по вариантам.

Преподаватель: попробуем выполнить задания по вариантам. Определить значение влажности.

Первому варианту даны, температура сухого термометра 18⁰С, температура влажного 8⁰С.

Второму варианту температура сухого термометра 26⁰С, температура влажного 25⁰С

Преподаватель: Какой у вас прогноз на значение влажности, что вы можете сказать.

Студент: относительная влажность 20% (вариант1), не будет осадка.

Студент: относительная влажность 92 % (вариант2), будет осадок, возможен дождь.

Самоконтроль.

Работа в паре. Эксперимент.

Преподаватель: Подумайте, как можно определить относительную влажность воздуха при помощи приборов, которые у вас есть. Озвучим правильный ответ

Студент:1. У нас на столе имеются два термометра: один — сухой, а другой – влажный. Снимаем показания:

1.показание сухого термометра,

2. показания влажного термометра,

3. найдем разность показаний t = t cух – t влаж,

4. по психрометрической таблице определим относительную влажность воздуха.

Преподаватель: все, верно, определяем влажность воздуха в кабинете. Проводим эксперимент. Работаем в паре. (Студенты измеряют влажность воздуха в кабинете. Преподаватель измеряет влажность воздуха на психрометре, стоящем вблизи окна). (слайд 18).

Обсуждение полученных результатов.

Решение проблемных ситуаций при получении одинаковых и/или разных результатов.

-Возможна ли ситуация, при которой влажность воздуха в разных местах кабинета, комнаты будет различна? Объяснить почему.

— Можно ли использовать психрометр на сквозняке

Предполагаемые ответы студентов:

1. Да. Показания будут разные за счет интенсивного испарения.

2: Нет на сквозняке, вблизи окон.

Дополнительный учебный материал.

Выступления студентов о значении влажности в технологических процессах.

[Сообщения студентов могут быть примерно такого содержания ]:

Косметолог: Я косметолог и знаю, что каждый человек хочет выглядеть привлекательно, долгое время оставаться молодым и красивым. Первая проблема, с которой сталкиваются люди – это появление морщин. Немалую роль в развитии морщин у молодых людей играют различные внешние влияния, в том числе избыточно сухой или влажный воздух. Находясь в условиях постоянно повышенной влажности воздуха, наша кожа впитывает воду и растягивается. Подвергаясь длительному растяжению, она не может быстро сократиться, отвисает и покрывается морщинами. Под воздействием сухого воздуха кожа становится бледной, сухой, начинает шелушиться, появляется раздражение исключение. Для поддержания нужного уровня влажности можно вывешивать мокрые полотенца или ставить на батарею ванночку с горячей водой.

Врач: Наш организм на две трети состоит из воды, поэтому влажность воздуха влияет на здоровье и самочувствие. Чем меньше влажность, тем быстрее испарение при дыхании, что способствует охлаждению тела. Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом, обостряет кожную аллергию. Для того чтобы связать мелкие частицы пыли, нужно либо ежедневно выполнять влажную уборку, либо установить в комнате увлажнитель воздуха.

Эколог: Нам, экологам, также необходимо знать влажность воздуха, так как она является одним из элементов характеристики климата земной поверхности и определяет собой количество атмосферных осадков. Конденсируясь в мельчайшие капельки тумана или в частицы снега, воздушная влага создает помутнение атмосферы, из-за чего происходит задержка солнечного света, вследствие поглощения и рассеивания световых лучей. В крупных промышленных центрах санитарные мероприятия по увеличению солнечной радиации сводятся к борьбе с дымом, т.к. водяные пары в виде тумана и облаков собираются вокруг мельчайших частиц воздушной пыли – центров конденсации.

Агроном: Для нормального роста и развития растений должны создаваться определенные благоприятные условия. В частности к ним относится и влажность воздуха. Например, для огурцов влажность воздуха должна быть 60 %, при меньшей влажности огурцы становятся горькими. У томатов же при такой влажности не могут завязаться плоды, и растение сбрасывает цветки.

Продавец. В магазинах влажность воздуха регулируют. При повышенной влажности торговые помещения проветривают, отапливают, используют влагопоглощающие средства, при пониженной — воздух увлажняют (моют полы, разбрызгивают воду пульверизатором).

Преподаватель: Мне хочется добавить, что влажность воздуха необходимо знать и тем, кто работает в музеях, архивах, где хранятся книги или произведения искусства, кинопленки или музыкальные инструменты, а также тем, кто отвечает за сохранность урожая зерна или овощей в специальных хранилищах, в кулинарии, в кондитерском цеху, при хранении пищевых продуктов.

Преподаватель: Итак, каким образом можно регулировать влажность.

Студент: Влажность воздуха в помещении можно изменить для повышения используют увлажнители, а для понижения кондиционеры, осушители.

Студент: растения посадить, подручные средства

Преподаватель: Итак, значение влажности, влажность влияет на самочувствие человека, на органы, на погоду, комфортно при влажности от 40-60%.Влажность является причиной природных явлений: осадки, туман иней, то, что вы видели в начале урока.

Задачи на закрепление (работа в группе)

Преподаватель: А сейчас подумайте над следующими задачами, которые приводятся у вас на листочках

1 группа:

Относительная влажность воздуха вечером при 16⁰С равна 55%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 8 ⁰С.

2 группа

Найти относительную влажность воздуха в комнате при 18⁰С, если при 10⁰С образуется роса.

3 группа

В 4 м³ воздуха при температуре 16 ⁰С находится 40г водяного пара. Найти относительную влажность.

4 группа.

Парциальное давление водяного пара в воздухе при 19⁰С было 1.1 кПа. Найти относительную влажность. ( Студенты объясняют решения задач).

Решим качественные задачи (устно).

1. Когда зимой быстрее сохнет белье: в морозную погоду или в оттепель?

Ответ. Белье быстрее сохнет в морозную погоду, так как при морозе воздух менее влажный, что способствует лучшему испарению воды с поверхности белья.

2. Почему зимой оконные стекла запотевают, если в комнате много людей?

Ответ. Большое скопление людей повышает содержание водяного пара в комнате. При соприкосновении с охлажденным стеклом происходит конденсация этого пара.

3. Объясните причину того, что в городе туман бывает чаще, чем за городом.

Ответ. В городском воздухе содержится большое количество частичек пыли, которые при охлаждении этого воздуха служат центром конденсации водяных паров, содержащихся в атмосфере.

4. Объясните, почему роса бывает обильнее после жаркого дня. Ответ. В жаркий день испаряется больше воды, и содержание влаги в воздухе увеличивается. Поэтому при понижении температуры происходит конденсация водяного пара и выпадает обильная роса.

ІV Заключительный этап – 2-3 мин.

— подведение итогов урока.

— оценка деятельности студентов

— рефлексия;

Вопросы для проведения рефлексии:

В начале урока мы с вами определили цели:

1) Изучить влажность воздуха, что такое влажность

2) Научиться определять влажность воздуха

3) Узнать какое значение и в каких областях деятельности человека с этим явлением мы с вами встречаемся

— Мы изучили, что такое влажность?

— Мы научились определять влажность?

— Мы узнали о значении влажности?

— Что Вы нового узнали на уроке?

— Что Вас удивило на уроке?

— Что ещё хотелось бы узнать?

V. Домашнее задание – 1-2 мин.

— Параграф, ответить на вопросы.

— Сделать презентации о значении влажности.

— Можете выполнить творческое задание: изготовить приборы, я могу предложить несколько вариантов: гигрометр их еловой шишки, гигрометр их фильтровальной бумаги (кто заинтересуется, я оставлю на компьютере.

Тема для размышления.

Преподаватель: какие слова не нашли отражение на уроке, кто самый внимательный

Студент: пар гелия, эффект Прандтля — Глоерта.

Преподаватель: Вам известны эти явления, (демонстрация слайдов) более подробно можно найти информацию в сети Интернет.

Пар гелия

Эффект Прандтля — Глоерта — явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой влажности этот эффект возникает также при полётах на меньших скоростях.

infourok.ru

Что такое относительная влажность воздуха и как ее измерить? :: SYL.ru

Относительная влажность воздуха – это показатель, который играет важнейшую роль при создании и поддержке искусственных условий окружающей среды. Причем влажность может влиять не только на элементы дома (мебель, стены и т. д.), но и на самого человека. И сегодня мы рассмотрим, что такое относительная влажность воздуха и как ее измерить при помощи специально предназначенных для этого приборов и без них.

Характеристика и норма концентрации

Воздух – это то, без чего не может жить ни один здоровый организм. Сама же относительная влажность напрямую влияет на состояние всего живого, поэтому от процента ее содержания зависит многое. У человека, живущего в чрезмерно влажном или сухом помещении, может развиться аллергия либо серьезное заболевание, вплоть до хронического воспаления дыхательных путей. Именно поэтому столь важно следить за уровнем концентрации водяных паров в домах и других жилых помещениях. Рекомендуемая относительная влажность воздуха в квартирах и офисах колеблется в пределах от 40 до 65 процентов.

При этом данный показатель зависит от сезона: летом он ниже, а зимой – наоборот, выше. Если же относительная влажность воздуха будет не соответствовать норме, у человека ослабляется иммунитет от проникновения через дыхательные пути различных микроорганизмов и аллергенов. Небольшой процент отклонения не грозит здоровью. Но если влажность превысила норму на 20 и более процентов, гарантировать безвредное нахождение в таком помещении уже невозможно.

Концентрация влажности в школах и детских садах

Стоит отметить, что организм взрослого человека более защищен от проникновения различных бактерий (за счет стойкого иммунитета), чем организм маленького ребенка. Именно поэтому относительная влажность воздуха в школах и детских садах должна строго контролироваться во избежание частых простуд и заболеваний.

Кроме специальных измерителей (о них мы расскажем немного позже), в подобных учреждениях должны находиться специальные регуляторы влажности. Наличие этих двух инструментов позволяет снизить риск заболеваний в несколько раз.

Методы измерения

На данный момент есть несколько способов, позволяющих точно измерить относительную влажность воздуха в помещениях. Среди них:

• Психрометрический метод. Он основан на эффекте охлаждения материала во время испарения жидкости с него.
• Конденсационный. Суть этого способа заключается в использовании конденсации влаги на металлическом зеркальце устройства.
• Волосяной. Здесь уровень концентрации водяных паров измеряется длиной волоса либо полимерной нити.
• Емкостный. Использование данного метода подразумевает определение влажности при помощи конденсатора. Последний состоит из слоя стекла (либо керамики), а также из полимерного слоя, который очень чувствителен к влажности.
• Электролитический. Определение концентрации водяных паров происходит благодаря концентрации электролита, который нанесен на специальную изолированную пластину.

Гигрометр и психрометр

Гигрометр и психрометр – это наиболее точные и популярные измерители влажности. Принцип работы гигрометра заключается в анализе колебаний влажности, следя за частицами тела или материи. К примеру, устройства волосяного типа способны менять длину своего волоса в ту или иную сторону в зависимости от уровня концентрации паров. Но несмотря на свой высокий диапазон работ (30-100 %), точность измерения гигрометром значительно меньшая по сравнению с показателями психрометра. Этот инструмент практически не дает погрешности в своих показаниях, в то время как у гигрометра эта цифра может достигать 5-6 процентов. Устройство таких элементов довольно простое. Стандартный психрометр состоит из нескольких термометров, один из них влажный, а второй — постоянно сухой. Первый обертывается хлопчатобумажной тканью, предварительно замоченной в воде. Во время испарения происходит охлаждение элемента. В это же время сухой термометр замеряет температуру воздуха в помещении. В итоге все измеренные данные передаются в специальный регистрирующий прибор. Он в свою очередь и определяет относительную влажность, руководствуясь разницей температур обоих термометров.

Как измерить влажность воздуха без специальных приборов?

Если вы думаете, что данный показатель можно определить только при помощи специальных гигрометров и психрометров, вы глубоко ошибаетесь. В народе существует множество способов, благодаря которым можно определить то, какой воздух сейчас в помещении – сухой или влажный. Итак, рассмотрим все методы по порядку. Прежде всего, нужно прислушаться к своим ощущениям. Чаще всего организм сам подает признаки, говорящие о недостаточной влажности воздуха. Это могут быть першение в горле, сухость в носу либо постоянная жажда. Если вы наблюдаете один из этих признаков на протяжении нескольких дней, вероятнее всего, воздух в данном помещении пересушен. Также обратите внимание на то, насколько быстро у вас в комнате высыхает белье. Если оно высыхает уже через час-полтора, значит воздух в вашей квартире недостаточно насыщен влагой. Очень хорошо определяют «сухость» комнатные растения. При недостатке влаги почва в горшке может потрескаться, а кончики листьев — пожелтеть.

Измерение влажности огнем

Колебания влажности воздуха определяются также при помощи открытого пламени. Для этого вам потребуются одна свеча и спички. Зажгите ее и понаблюдайте за огнем. Если свеча горит вертикально, значит влажность в комнате большая, а если огонь постоянно отклоняется из стороны в сторону, скорее всего, воздух пересушен. При отсутствии свечи можно воспользоваться газовой зажигалкой.

Использование чашки с водой

Приведем пример еще одного необычного измерения влажности. Его суть заключается в использовании чашки с предварительно замороженной водой. Для этого берем стеклянную или керамическую емкость (можно рюмку), наполняем ее водой и помещаем в морозильную камеру. После того как жидкость замерзнет, ставим чашку в центре комнаты, вдали от отопительной батареи. Если стенки емкости запотели сразу и остались мокрыми в течение 5 минут, значит уровень концентрации водяных паров в вашей квартире нормальный. Ну а если на стенках образовался массивный конденсат в виде небольших ручейков, соответственно, комната чересчур сырая.

Особенности измерения народными способами

Стоит отметить, что использование подобных методов, в силу своей примитивности, не дает возможности точно определить уровень влажности, как это позволяет делать психрометр. Да, в данном случае мы будем знать, что наша квартира, например, чрезмерно сырая, но насколько именно — определить не сможем.

Поэтому, если у вас есть маленькие дети, лучше приобрести небольшой психрометр и контролировать показатели влажности с точностью до 1 процента.

Заключение

Итак, мы выяснили, что такое относительная влажность, а также какое влияние она может оказать на человеческий организм. Помните о том, что именно сырой или пересушенный воздух может стать причиной частых заболеваний и аллергии. Поэтому следите за изменениями влажности и будьте всегда здоровы!

www.syl.ru

Влажность воздуха и её измерение

Вода занимает около 70,8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7% (пятидесяти до девяноста девяти целых семи десятых процента) воды. В атмосфере находится около 13-15 тыс. км3 воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. Атмосферный водяной пар влияет на погоду Земли. Водяной пар в воздухе не всегда является насыщенным, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек. Перемещению воздушных масс способствует ветер. Это приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара и для каждой территории оно различно. Содержание водяного пара в воздухе – это влажность, которая характеризуется несколькими величинами: абсолютной влажностью, относительной влажностью, парциальным давлением водяного пара. 1. Абсолютная влажность ρ (ро)– плотность водяного пара в воздухе измеряется в килограммах на метр кубический (кг/м3), т.е. показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м³ при данных условиях. Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может быть пара; Например, при +20 0С 1 м3 воздуха может содержать 17 г водяного пара; при -20 0С 1 м3 воздуха – всего 1 г водяного пара. Степень насыщения водяного пара зависит от • количества водяных паров, • давления, • температуры. В окружающем нас воздухе практически всегда находится водяной пар. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем. Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой. Например, в центральной части России воздух сухой по сравнению с островом Сахалин. Там воздух настолько влажный, что одежда всегда кажется тоже влажной. Не каждый человек способен жить во влажном климате. Так как это сказывается на здоровье. 2. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара, имеющих свои определенные величины давления. Однако, давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела равно суммарному давлению. Парциальным давлением водяного пара называют давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, т.е. если создать идеальные условия. Парциальное давление водяного пара является одним из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления — паскалях или миллиметрах ртутного столба. Атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонент сухого воздуха (кислорода, азота и т. д.) и водяного пара. 3. Относительная влажность – это величина, показывающая, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению. Так как по парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Относительной влажностью воздуха ФИ называют отношение парциального давления р (П) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р н.п. (П) насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%. Для определения влажности воздуха используют несколько приборов. ПсихрОметр. Состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение, так как в воздухе много водного пара. Температура, показываемая термометром, окруженным влажной тканью, ближе к температуре сухого термометра. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур этих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха.

ПЕРЕД СКАЧИВАНИЕМ
поделитесь материалом:

znanio.ru

Влажность воздуха и ее измерение

Разделы: Физика

---

Цели урока:

• дать понятие о влажности воздуха.
• показать практическое применение и важность данной физической величины.

Задачи урока:

• Образовательные:
• подготовить учащихся к восприятию нового материала по теме «Влажность воздуха и ее измерение»;
• сформулировать и дать представление об относительной влажности воздуха;
• продемонстрировать различные способы измерения влажности воздуха при помощи измерительных приборов – психрометра, гигрометра;
• показать, как меняется относительная влажность воздуха с помощью датчиков – относительной влажности и температуры;
• с помощью формулы научить определять относительную влажность воздуха.
• Развивающие:
• выработать умение и навыки при работе с приборами;
• развивать познавательный интерес, наблюдательность, научить решать задачи по определению относительной влажности воздуха.
• Воспитательные:
• формировать положительный интерес к физике;
• показать значение влажности воздуха в определенных условиях, способы применения в метеорологии
• развивать авыки проведения физического эксперимента.

Тип урока – комбинированный.

Методы:

• рассказ-беседа;
• сообщение учащихся;
• физический эксперимент;
• практические упражнения.

Формулированные явления:

• наблюдать;
• выставлять проблему;
• экспериментировать (проводить эксперимент) ;
• анализировать;
• применять, прогнозировать.

Оборудование: компьютер и мультимедийный проектор; психометрическая таблица; таблица зависимости давления и плотности насыщенного пара при различной температуре; изображение гигрометров и прибор психрометр; колба стеклянная, объемом 0,5 л, электрическая плитка, датчики относительной влажности и температуры, система сбора данных, программно-аппаратный комплекс AFS.

План урока:

• Организационный. (1 мин.)
• Актуализация знаний: опрос (5 мин.)
• Изучение нового материала:
• Организация восприятия учебного материала (работа с презентацией учащихся, заполнение опорного конспекта). Демонстрационные опыты. (20 мин.)
• Закрепление, обработка умений. (10 мин.)
• Подведение итогов. (8 мин.)
• Задание на дом. (1 мин.)

ХОД УРОКА

1. Организационный

– Добрый день юноши и девушки. Для того,  чтобы затронуть тему нашего урока, нам необходимо ответить на ряд вопросов по теме «Насыщенный пар. Зависимость давления насыщенного пара от температуры». Затем мы посмотрим презентацию учеников вашего класса на тему нашего урока, из которой вы узнаете:

• как влияет влажность воздуха на технологические процессы;
• какими приборами можно измерить влажность воздуха;
• как рассчитать относительную влажность воздуха (при этом необходимо вести конспект основных определений и формул).

Далее посмотрим демонстрационные опыты, с помощью которых можно увидеть, как меняется относительная влажность воздуха и температура. При этом будем использовать датчики относительной влажности и температуры. В конце урока проверим свои приобретенные знания и умения.

2. Опрос

а) Работа с таблицами зависимости давления и плотности насыщенного пора от температуры.

– При каком давлении вода будет кипеть при 19^оС? (Ответ: 2,2 кПа).
– Давление водяного пара при 14^оС было равно 1кПа. Был ли этот пар насыщенным? (Ответ: не был).
– Какова плотность насыщенного водяного пара при 100^оС? (Ответ: 0,59 кг/м³).

б) Образующие белые клубы при выдохе на морозе иногда называют паром. Правильно ли это? (Ответ: нет, это туман – мельчайшие капельки воды).
– В каком состоянии вещества плотность повышается с повышением температуры и почему это происходит? (Ответ: в состоянии насыщенного пара).

3. Изучение нового материала

Предоставляется слово вашим ученикам. (Презентация). Некоторые выдержки из нее мы запишем. Итак:

а) Влияние влажности воздуха на процессы, протекающие на Земле, а именно:

• на здоровье человека;
• на с/х угодия;
• на флору и фауну.

б) Влияние влажности воздуха на технологические процессы:

• на сушку, хранение готовых изделий;
• в книгохранилищах, музеях.

в) Что такое водяной пар в атмосфере.
г) Какими величинами характеризуется влажность воздуха, как можно рассчитать влажность воздуха.

– Далее приступим к экспериментальному определению влажности воздуха с помощью приборов.
Относительную влажность воздуха можно измерить с помощью ряда приборов. Это гигрометр и психрометр.

Психрометр. (Показ прибора с сопровождением опытами учащихся по определению влажности с двумя термометрами).
Гигрометр волосяной.
Гигрометр конденсационный. (Фрагмент видеокассеты. Определение точки росы – температуры при которой пар становится насыщенным).

– Переходим к демонстрационным опытам. В этих опытах используется оборудование экспериментальной установки:

1. Система сбора данных, подключенная к компьютеру.
2. Датчик относительной влажности:

• Диапазон измерений:  0-95%;
• Точность измерений: 1%.

Датчик температуры поверхности:

• Диапазон измерений: от – 25 до 125^оС ;
• Точность измерений: ± 0,2^оС при 0 оС; ± 0,5^оС при 100^оС.

Колба стеклянная объемом 0,5 л.

Электрическая плитка.

Методика выполнения эксперимента.

Проведение измерений.

Демонстрируем учащимся измерение влажности воздуха в классной комнате. Для этого держим датчик относительной влажности воздуха и датчик температуры в руке (не зажимая) – 1 мин.
Измеряем температуру и влажность выдыхаемого вами воздуха. Для этого подносим датчики влажности и температуры ко рту и выполняем несколько вдохов и выдохов в течение 20 с. Измеряем температуру и влажность выдыхаемого вами воздуха.  Для этого подносим датчики относительной влажности и температуры ко рту и выполняем несколько выдохов в течение не менее 20 с.
Помещаем датчик относительной влажности в колбу с водой, при этом датчик должен располагаться выше уровня воды в колбе. Демонстрируем учащимся увеличение относительной влажности воздуха в сосуде. Длительность проведения опыта 2-3 мин.
Закрепляем датчики относительной влажности и температуры на штативе на расстоянии 40-50 см от поверхности электрической плитки. Включаем плитку и демонстрируем учащимся уменьшение относительной влажности воздуха с возрастанием температуры нагрева плитки. Длительность проведения опыта 3-5 мин.
Результаты всех опытов фиксируются на графиках:

По окончании проведения опытов, результаты исследований (относительная влажность воздуха в классной комнате) сравниваются с результатами, полученными с использованием прибора для измерения относительной влажности воздуха (психрометр).

4. Закрепление

– Что понимают под влажностью воздуха?
– Что называют абсолютной влажностью воздуха? Какая формула выражает смысл этого понятия? В каких единицах ее выражают?
– Что такое упругость водяного пара?
– Что называют относительной влажностью воздуха? Какие формулы выражают смысл этого понятия в физике и метеорологии? В каких единицах ее выражают?
– Относительная влажность воздуха 70%, что это значит?
– Что называют точкой росы?
– С помощью каких приборов определяют влажность воздуха?
– Начертите рисунок, объясните устройство и принцип работы волосяного и конденсационного гигрометров и психрометра.

Решение задач

Используется психрометрическая таблица.

1. Влажность воздуха равна 65%, а показание сухого термометра равно 10оС. Какую температуру показывает влажный термометр? (Ответ: tвл = 7оС).

2. Температура сухого термометра равна 10оС, температура влажного термометра –8оС. Определите относительную влажность воздуха. (Ответ: 76%).

5. Подведение итогов

Учащиеся обобщают и систематизируют полученные знания по теме.
Анализируя опыты, приходят к решению, что с помощью датчиков можно более точно определить относительную влажность воздуха в тех помещениях, где необходимо поддерживать определенные условия. Например, библиотеки, музеи растения и многое другое.

6. Задание на дом: П. 74, задачи на с. 191 (5,6).

Список литературы:

1. Аствацатуров, Г.О. Дизайн мультимедийного урока: методика, технологические приемы, фрагменты уроков. – Волгоград: Учитель, 2009. –133с. – ISBN 978-5-7057-2029-3.– 5000экз.
2. Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике 10 класс.–М.: ВАКО, 2014.–400 с. – (В помощь школьному учителю).
3. Физика. 10 класс: поурочные планы по учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б.Буховцева, Н.Н. Сотского «Физика. 10 класс»/ авт.- сост. Г.В. Маркина, С.В. Боброва.– Волгоград: Учитель, 2006.– 302 с.
4. http://festival.1september.ru/articles/591254/Прозаровская Любовь Александровна, учитель физики
5. Ханжина Елена Вячеславовна, кандидат пед. наук, доцент кафедры теоретической физики, теории и методики обучения физике.
6. Описание экспериментальной установки.

9.01.2015

Поделиться страницей:

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы — урок. Физика, 8 класс.

Вода покрывает две трети поверхности Земли.

 

 

С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.

Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

 

Обрати внимание!

Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом \(1\) м³ при данных условиях, т.е. плотность водяного пара.

Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.

Относительной влажностью воздуха ϕ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

Относительную влажность воздуха можно определить по формуле:

 

ϕ=ρρ0⋅100%.

 

Чем больше будет содержание водяного пара в воздухе при данной температуре, тем больше влажность воздуха, и тем ближе пар к состоянию насыщения.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нём пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнёт конденсироваться в виде росы, может появиться туман.

 

  

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

Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.

Источники:

http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля

http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса

https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман

www.yaklass.ru