,Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха_дидактический материал,Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха_дидактический материал

Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха.

Испарение — парообразование, происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости, Неравномерное распределение кинетической энергии молекул при тепловом движении приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может превышать потенциальную энергию их связи с другими молекулами. Большей кинетической энергией обладают молекулы, имеющие большую скорость, а температура тела зависит от скорости движении его молекул, следовательно, испарение сопровождается охлаждением жидкости. Скорость испарения зависит от площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости. Конденсация - процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое.

Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества и газообразном состоянии. Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время. Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называют насыщенным паром. (Паром называют совокупность молекул, покинувших жидкость в процессе испарения.) Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.

Вследствие постоянного испарения воды с поверхностей водоемов, почвы и растительного покрова, а также дыхания человека и животных в атмосфере всегда содержится водяной пар. Поэтому атмосферное давление представляет собой сумму давления сухого воздуха и находящегося в нем водяного пара. Давление водяного пара будет максимальным при насыщении воздуха паром. Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа. Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры. На основе экспериментального изучения зависимости давления, насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах.

Давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, называют абсолютной влажностью или упругостью водяного пара. Поскольку давление пара пропорционально концентрации молекул, можно определить абсолютную влажность как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический ().

Большинство явлений, наблюдаемых в природе, например, быстрота испарения, высыхание различных веществ, увядание растений, зависит не от количества водяного пара в воздухе, а от того, насколько это количество близко к насыщению, т. е. от относительной влажности, которая характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.

При низкой температуре и высокой влажности повышается теплопередача и человек подвергается переохлаждению. При высоких температурах и влажности теплопередача, наоборот, резко сокращается, что ведет к перегреванию организма. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических широтах является относительная влажность 40—60%. Относительной влажностью называют отношение плотности водяного пара (или давления), находящегося в воздухе при данной температуре, к плотности (или давлению) водяного пара при той же температре, выраженное в процентах, т.е. , или .

Относительная влажность колеблется в широких пределах. Причем суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом давления насыщения, относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения. Точкой росы называют температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. При достижении точки росы в воздухе или на предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара. Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются гигрометрами и психрометрами.

Психрометр.

При определении влажности воздуха пользуются специальными приборами — гигрометрами (от греч. гигрос — влажный) и психрометрами (от греч. псих-рос - холодный).

Достаточно высокую точность измерения обеспечивает психрометр Августа (рис. 1). Он состоит из двух термометров: сухого и смоченного (влажного), укрепленных на общем основании. Резервуар одного из термометров обмотан марлей и опущен в сосуд с водой. Вода по марле (явление капиллярности) поднимается вверх и увлажняет марлю (поэтому один из термометров называют влажным, а другой — сухим). Сухой термометр измеряет температуру окружающего воздуха. Если водяные пары не насыщают пространство, то вода                                         

  Рис. 1.

испаряется из марли, влажный термометр охлаждается и его показания становятся ниже показаний сухого. Разность температур между показаниями сухого и влажного термометров называется психрометрической разностью. Чем более влажен воздух, тем меньше психрометрическая разность. Таким образом, по величине психрометрической разности можно судить о влажности воздуха. При насыщении воздуха водяными парами оба термометра показывают одинаковую температуру (психрометрическая разность равна нулю). По психрометру определяют температуру воздуха и психрометрическую разность, а затем по психрометрической таблице (таблица 1) находят относительную влажность воздуха.

В данной таблице каждой горизонтальной строке соответствует показание сухого термометра психрометра, а каждому вертикальному столбцу – разность показаний сухого и влажного термометров. На пересечении горизонтали и вертикали получаем влажность воздуха.

При нормальной трудовой деятельности взрослый человек вследствие испарения влаги с поверхности кожи теряет около 2 кг воды в сутки. Повышенная или пониженная потеря воды в зависимости от влажности воздуха отрицательно сказывается на самочувствии человека. Медико-биологические исследования показали, что оптимальная относительная влажность воздуха в жилых помещениях должна быть около 60%.

Гигиеническое значение влажности воздуха.

Влажность воздуха имеет большое гигиеническое значение в жизни человека. В интервале температур 25—30 °С нормальная жизнедеятельность человека сохраняется при относительной влажности воздуха 40—60%. При снижении влажности воздуха ниже 30% воздух становится сухим. В сухом воздухе резко усиливается испарение влаги со слизистых оболочек, возникают неприятные ощущения сухости во рту и в горле, образуются глубокие трещины губ, снижаются защитные функции верхних дыхательных путей.

Повышенная влажность (выше 70%) также отрицательно влияет на организм человека как при высоких, так и при низких температурах. При высокой температуре воздуха и повышенной влажности человек сильно потеет, но испарения влаги с поверхности тела не происходит, что приводит к перегреву организма и «тепловому удару». При низких температурах повышенная влажность воздуха, наоборот, приводит к сильному охлаждению организма, так как во влажном воздухе резко увеличиваются потери энергии путем конвекции

Скачано с www.znanio.ru