1. Что называют парциальным давлением водяного пара?
Парциальное давление водяного пара — это давление, которое оказывал бы водяной пар, если бы в данном объеме он присутствовал один при той же температуре.
2. Чему равна абсолютная влажность воздуха?
Абсолютная влажность воздуха — это масса водяного пара в граммах, содержащаяся в одном кубическом метре воздуха (г/м³).
3. Как можно рассчитать относительную влажность воздуха?
Относительная влажность воздуха рассчитывается как отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Формула: φ = (p/pₐ) × 100%, где p — парциальное давление, pₐ — давление насыщенного пара.
4. Расскажите об устройстве и принципе действия: а) конденсационного гигрометра; б) волосного гигрометра; в) психрометра.
а) Конденсационный гигрометр определяет влажность по температуре, при которой начинается конденсация пара на охлаждаемой поверхности. б) Волосной гигрометр использует свойство волос изменять длину в зависимости от влажности. Изменение длины волоса передается на стрелку шкалы. в) Психрометр состоит из двух термометров: сухого и влажного. Разница в их показаниях позволяет рассчитать относительную влажность по специальным таблицам.
5. Какую роль играет влажность воздуха в жизни человека?
Влажность воздуха играет важную роль в жизни человека. Она влияет на комфорт, здоровье (дыхание, кожа), состояние предметов, таких как мебель или книги, а также на различные процессы, включая сохранность продуктов и работу оборудования.
1. В какое время суток летом относительная влажность воздуха больше при одной и той же температуре?
Летом относительная влажность воздуха выше утром, так как температура в это время минимальна, а количество водяного пара остается неизменным.
2. Как по внешнему виду отличить в бане трубу с холодной водой от трубы с горячей?
В бане труба с холодной водой покрывается конденсатом, который выглядит как капли воды, тогда как труба с горячей водой остается сухой.
3. Какими способами можно обратить ненасыщенный пар в насыщенный?
Ненасыщенный пар можно обратить в насыщенный тремя способами: увеличением давления, уменьшением температуры или добавлением водяного пара до насыщения.
4. В запаянной 15-образной трубке находится вода. Как узнать, находится ли воздух (или только насыщенный пар) над водой в трубке?
Чтобы узнать, находится ли в запаянной трубке воздух или только насыщенный пар, нужно слегка нагреть воду. Если в трубке только насыщенный пар, то давление быстро увеличится, а если присутствует воздух, изменения давления будут менее выраженными из-за его инертности.
1. Плотность насыщенного пара ртути при температуре 20 СС равна 0,02 г/м3. Найдите давление пара при этой температуре.
Давление насыщенного пара ртути при температуре 20°C можно найти по формуле: p = (ρ * R * T) / M, где ρ = 0,02 г/м³ = 2 × 10⁻⁵ кг/м³, R = 8,31 Дж/(моль·К), T = 20 + 273 = 293 К, M = 0,2 кг/моль. p = (2 × 10⁻⁵ * 8,31 * 293) / 0,2 ≈ 0,243 Па. Давление насыщенного пара ртути равно примерно 0,243 Па.
2. Во сколько раз концентрация молекул насыщенного водяного пара при температуре 50 °С больше, чем при температуре 5 °С ?
Чтобы сравнить концентрации молекул насыщенного водяного пара при 50°C и 5°C, используем: ρ₅₀/ρ₅ = (p₅₀ * T₅) / (p₅ * T₅₀). Из таблиц насыщенного пара: p₅₀ ≈ 12,3 кПа, p₅ ≈ 0,87 кПа. T₅₀ = 50 + 273 = 323 К, T₅ = 5 + 273 = 278 К.
ρ₅₀/ρ₅ = (12,3 * 278) / (0,87 * 323) ≈ 12,25.
3. Водяной пар при температуре 27 °С и давлении 1330 Па занимает объём, равный 2 л. Является ли этот пар насыщенным? Каким он станет, если объём уменьшится до 0,5 л и температура понизится до 7 °С?
Водяной пар при 27°C и давлении 1330 Па ненасыщенный, так как давление меньше давления насыщенного пара (3560 Па). Если объём уменьшить до 0,5 л (уменьшение в 4 раза) и температура снизится до 7°C, то давление увеличится в 4 раза: p' = 4 * 1330 = 5320 Па. При 7°C давление насыщенного пара равно примерно 1000 Па. p' > pнас, значит, пар станет насыщенным.
4. Человек в очках вошёл с улицы в тёплую комнату и обнаружил, что его очки запотели. Какой должна быть температура на улице, чтобы наблюдалось это явление? В комнате температура воздуха равна 22 °С, а относительная влажность воздуха — 50%. Используйте значения давления и плотности насыщенного водяного пара при разных температурах, приведённые на форзаце учебника.
Давление насыщенного пара при 22 °С (температура в комнате): из таблиц давления насыщенного водяного пара известно, что pнас(22 °С) примерно равно 2.64 кПа.
Парциальное давление водяного пара в комнате: так как относительная влажность 50%, парциальное давление будет pпарц = 0.5 * pнас(22 °С) = 0.5 * 2.64 кПа ≈ 1.32 кПа.
Определение температуры точки росы: температура точки росы — это температура, при которой давление насыщенного пара равно 1.32 кПа. Из таблиц: pнас(10 °С) примерно равно 1.23 кПа, pнас(11 °С) примерно равно 1.43 кПа.
Температура точки росы составляет примерно 10.5 °С.
Условия на улице: если температура на улице ниже 10.5 °С, очки охладятся до этой температуры или ниже, и пар в комнате начнёт конденсироваться на линзах, из-за чего они запотеют. Таким образом, очки будут запотевать, если температура на улице ниже 10.5 °С.
5. В сосуде ёмкостью 10 л находится сухой воздух при нормальных условиях (р = 10^5 Па, t — 0 °С). Каким будет давление в этом сосуде, если в него налить воду массой 2 г и нагреть сосуд до температуры, равной 100 °С?
Масса воды m = 2 г = 0.002 кг, молярная масса воды M = 0.018 кг/моль. Количество вещества воды: n_вода = m / M = 0.002 / 0.018 ≈ 0.111 моль.
Давление насыщенного пара воды при 100 °C: p_нас(100 °C) = 101.3 кПа.
Количество газа (воздух): при нормальных условиях T = 273 K, p = 10^5 Па. Используется уравнение состояния: pV = nRT, где V = 0.01 м³, R = 8.31 Дж/(моль·K). Количество воздуха: n_воздух = (pV) / (RT) = (10^5 * 0.01) / (8.31 * 273) ≈ 0.445 моль.
Давление воздуха при 100 °C: p_воздух = (nRT) / V = (0.445 * 8.31 * 373) / 0.01 ≈ 137.6 кПа.
Общее давление: p_общ = p_воздух + p_пара = 137.6 + 101.3 = 238.9 кПа.
Давление в сосуде при 100 °C составит примерно 239 кПа.