Глава 11. § 73. Влажность воздуха — с. 246
§ 73. Вопрос 1. Что называется относительной влажностью воздуха?
Относительной влажностью воздуха φ называют отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению pн.п насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах: φ = p/pн.п · 100 %. Она показывает, насколько водяной пар близок к насыщению. Так как p = ρRT/M, то относительную влажность можно найти и как отношение плотности пара к плотности насыщенного пара при той же температуре: φ = ρ/ρн.п · 100 %.
§ 73. Вопрос 2. Определяется ли разность показаний термометров психрометра только относительной влажностью или, кроме того, зависит от конструкции прибора?
Разность показаний сухого и влажного термометров зависит не только от относительной влажности, но и от конструкции прибора: размеров и формы резервуара, ткани, скорости обдува воздухом (интенсивности испарения), а также от температуры воздуха и атмосферного давления. Поэтому для каждого типа психрометра пользуются своей психрометрической таблицей, по которой по разности температур определяют относительную влажность.
§ 73. Вопрос 3. Почему при высокой влажности в жаркий день ухудшается самочувствие людей?
Организм поддерживает постоянную температуру тела, в том числе за счёт испарения пота с поверхности кожи. Чем больше относительная влажность воздуха, тем ближе пар к насыщению и тем слабее идёт испарение (при 100 % воды вообще не испаряется). В жаркий день при высокой влажности пот не испаряется, организм не может отдать избыток теплоты, перегревается, и самочувствие ухудшается.
§ 73. Вопрос 4. Какой процесс лежит в основе образования облаков и тумана?
В основе лежит конденсация водяного пара. Тёплый влажный воздух поднимается вверх (или охлаждается у земли), его температура падает ниже точки росы, пар становится насыщенным и конденсируется на ядрах конденсации (пылинках, ионах) в мельчайшие капельки воды или в кристаллики льда. Если это происходит высоко, образуются облака, если у поверхности земли — туман. При конденсации выделяется большое количество теплоты.
§ 73. Образец заданий ЕГЭ, задание 1. Парциальное давление водяного пара в воздухе при 20 °С равно 699 Па, а давление насыщенных паров при этой температуре равно 2330 Па. Относительная влажность воздуха равна
1) 10 %
2) 20 %
3) 30 %
4) 40 %
1) 10 %
2) 20 %
3) 30 %
4) 40 %
φ = p/pн.п · 100 % = 699/2330 · 100 % ≈ 30 %.
Ответ: 3) 30 %.
Ответ: 3) 30 %.
§ 73. Образец заданий ЕГЭ, задание 2. Парциальное давление водяного пара в комнате в 2,5 раза меньше давления насыщенного водяного пара при такой же температуре. Следовательно, относительная влажность воздуха в комнате равна
1) 2,5 %
2) 4 %
3) 25 %
4) 40 %
1) 2,5 %
2) 4 %
3) 25 %
4) 40 %
По условию pн.п = 2,5p, поэтому φ = p/pн.п · 100 % = 1/2,5 · 100 % = 40 %.
Ответ: 4) 40 %.
Оговорка: в таблице ответов учебника указан вариант 3), но 25 % получилось бы при отношении давлений 4, а не 2,5; верный по расчёту вариант 4).
Ответ: 4) 40 %.
Оговорка: в таблице ответов учебника указан вариант 3), но 25 % получилось бы при отношении давлений 4, а не 2,5; верный по расчёту вариант 4).
§ 73. Образец заданий ЕГЭ, задание 3. Давление насыщенного водяного пара при температуре 40 °С приблизительно равно 6000 Па. Чему равно парциальное давление водяного пара в комнате при этой температуре, если относительная влажность равна 30 %?
1) 1800 Па
2) 3000 Па
3) 12 000 Па
4) 20 000 Па
1) 1800 Па
2) 3000 Па
3) 12 000 Па
4) 20 000 Па
Из φ = p/pн.п · 100 % следует p = φ · pн.п/100 % = 0,30 · 6000 Па = 1800 Па.
Ответ: 1) 1800 Па.
Ответ: 1) 1800 Па.
§ 73. Образец заданий ЕГЭ, задание 4. В одном кубическом метре воздуха в комнате при температуре 24 °С находится водяной пар массой 1,6 · 10⁻² кг. Определите относительную влажность воздуха в комнате, если плотность насыщенных паров при данной температуре 2,18 · 10⁻² кг/м³.
1) 100 %
2) 73 %
3) 67 %
4) 53 %
1) 100 %
2) 73 %
3) 67 %
4) 53 %
Плотность водяного пара в комнате ρ = m/V = 1,6 · 10⁻² кг / 1 м³ = 1,6 · 10⁻² кг/м³. Относительная влажность φ = ρ/ρн.п · 100 % = 1,6 · 10⁻² / (2,18 · 10⁻²) · 100 % ≈ 73 %.
Ответ: 2) 73 %.
Ответ: 2) 73 %.
§ 73. Образец заданий ЕГЭ, задание 5. Относительная влажность воздуха в сосуде под поршнем равна 45 %. Воздух изотермически сжали, уменьшив объём в 3 раза. Чему стала равна относительная влажность воздуха в сосуде?
1) 135 %
2) 100 %
3) 90 %
4) 15 %
1) 135 %
2) 100 %
3) 90 %
4) 15 %
Если бы пар оставался ненасыщенным, то при изотермическом сжатии в 3 раза его давление выросло бы в 3 раза (закон Бойля — Мариотта), и относительная влажность составила бы 3 · 45 % = 135 %. Но относительная влажность не может превышать 100 %: достигнув насыщения, лишний пар конденсируется. Поэтому давление пара становится равным давлению насыщенного пара, а влажность — 100 %.
Ответ: 2) 100 %.
Ответ: 2) 100 %.