Gesättigter Dampf.

Wenn ein Schiff mit flüssigkeitsdicht, dann nimmt die Flüssigkeitsmenge zunächst ab und bleibt dann konstant. Wenn nicht Mann te Temperatur gelangt das Flüssigkeit-Dampf-System in einen Zustand des thermischen Gleichgewichts und verbleibt darin beliebig lange. Gleichzeitig mit dem Verdunstungsprozess findet auch Kondensation statt, beide Prozesse im Mittel kompregen sich gegenseitig an. Im ersten Moment, nachdem die Flüssigkeit in das Gefäß gegossen und verschlossen wurde, wird die Flüssigkeitverdampfen und die Dampfdichte darüber steigt an. Gleichzeitig nimmt jedoch auch die Anzahl der in die Flüssigkeit zurückkehrenden Moleküle zu. Je größer die Dampfdichte ist, desto größer ist die Anzahl seiner Moleküle, die an die Flüssigkeit zurückgegeben werden. Dadurch stellt sich in einem geschlossenen Gefäß bei konstanter Temperatur ein dynamisches (bewegliches) Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Dampf ein, d. h. die Anzahl der Moleküle verlässt zum Teil die Flüssigkeitsoberfläche R te Zeitdauer im Durchschnitt gleich der Anzahl der Dampfmoleküle, die in der gleichen Zeit in die Flüssigkeit zurückkehren b. Dampf, nein der mit seiner Flüssigkeit im dynamischen Gleichgewicht steht, wird als gesättigter Dampf bezeichnet. Dies ist die Definition von UnterstrichDies bedeutet, dass ein bestimmtes Volumen bei einer bestimmten Temperatur keine größere Dampfmenge enthalten kann.

Sattdampfdruck .

Was passiert mit Sattdampf, wenn das von ihm eingenommene Volumen reduziert wird? Wenn Sie zum Beispiel Dampf, der im Gleichgewicht mit einer Flüssigkeit steht, in einem Zylinder unter einem Kolben verdichten und dabei die Temperatur des Zylinderinhalts konstant halten. Wenn der Dampf komprimiert wird, beginnt das Gleichgewicht gestört zu werden. Die Dampfdichte wird im ersten Moment leicht zunehmen, und mehr Moleküle beginnen, von Gas zu Flüssigkeit überzugehen als von Flüssigkeit zu Gas. Schließlich hängt die Anzahl der Moleküle, die die Flüssigkeit pro Zeiteinheit verlassen, nur von der Temperatur ab, und die Kompression des Dampfes ändert diese Anzahl nicht. Der Prozess wird fortgesetzt, bis das dynamische Gleichgewicht und die Dampfdichte wieder hergestellt sind und daher die Konzentration seiner Moleküle nicht ihre vorherigen Werte annehmen wird. Folglich hängt die Konzentration gesättigter Dampfmoleküle bei konstanter Temperatur nicht von seinem Volumen ab. Da der Druck proportional zur Molekülkonzentration ist (p=nkT), folgt aus dieser Definition, dass der Druck von Sattdampf nicht vom Volumen abhängt, das er einnimmt. Druck p n.p. der Dampf, bei dem die Flüssigkeit mit ihrem Dampf im Gleichgewicht ist, wird als Sättigungsdampfdruck bezeichnet.

Abhängigkeit des Drucks von gesättigtem Dampf von der Temperatur.

Der Zustand von Sattdampf wird erfahrungsgemäß näherungsweise durch die Zustandsgleichung eines idealen Gases beschrieben und sein Druck durch die Formel P = nkT bestimmt. Mit steigender Temperatur steigt der Druck. Da der Sättigungsdampfdruck nicht vom Volumen abhängt, hängt er also nur von der Temperatur ab. Die Abhängigkeit von рn.p. von T, experimentell gefunden, ist nicht direkt proportional, wie in einem idealen Gas bei konstantem Volumen. Mit steigender Temperatur steigt der Druck eines echten gesättigten Dampfes schneller an als der Druck eines idealen Gases (Abb.Kurvensenke 12). Warum passiert dies? Wenn eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Gefäß erhitzt wird, geht ein Teil der Flüssigkeit in Dampf über. Infolgedessen steigt gemäß der Formel P = nkT der Sättigungsdampfdruck nicht nur aufgrund einer Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit, sondern auch aufgrund einer Erhöhung der Konzentration von Molekülen (Dichte) des Dampfes. Grundsätzlich wird die Druckzunahme bei steigender Temperatur genau durch die Konzentrationszunahme bestimmt Center ii. (Der Hauptunterschied im Verhalten undideales Gas und gesättigter Dampf ist, dass sich die Masse des Dampfes ändert, wenn sich die Temperatur des Dampfes in einem geschlossenen Behälter ändert (oder wenn sich das Volumen bei konstanter Temperatur ändert). Die Flüssigkeit geht teilweise in Dampf über, oder umgekehrt kondensiert der Dampf teilweiseTschja. Nichts dergleichen passiert mit einem idealen Gas.) Wenn die gesamte Flüssigkeit verdampft ist, wird der Dampf bei weiterem Erhitzen nicht mehr gesättigt sein und sein Druck bei konstantem Volumen wird zunehmendirekt proportional zur absoluten Temperatur sein (siehe Abb., Kurvenabschnitt 23).

Sieden.

Sieden ist ein intensiver Übergang einer Substanz von einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand, der im gesamten Volumen der Flüssigkeit (und nicht nur an ihrer Oberfläche) stattfindet. (Kondensation ist der umgekehrte Prozess.) Wenn die Temperatur der Flüssigkeit ansteigt, nimmt die Verdampfungsrate zu. Schließlich beginnt die Flüssigkeit zu kochen. Beim Kochen bilden sich im gesamten Volumen der Flüssigkeit schnell wachsende Dampfblasen, die an die Oberfläche schwimmen. Der Siedepunkt einer Flüssigkeit bleibt konstant. Dies liegt daran, dass die gesamte der Flüssigkeit zugeführte Energie dafür aufgewendet wird, sie in Dampf umzuwandeln. Unter welchen Bedingungen beginnt das Sieden?

Die Flüssigkeit enthält immer gelöste Gase, die an Boden und Wänden des Gefäßes freigesetzt werden, sowie an in der Flüssigkeit schwebenden Staubpartikeln, die die Verdampfungszentren darstellen. Die Flüssigkeitsdämpfe in den Blasen sind gesättigt. Mit steigender Temperatur steigt der Dampfdruck und die Blasen werden größer. Unter der Wirkung der Auftriebskraft treiben sie nach oben. Wenn die oberen Schichten der Flüssigkeit eine niedrigere Temperatur haben, dann kondensiert Dampf in diesen Schichten in den Blasen. Der Druck fällt schnell ab und die Blasen kollabieren. Der Kollaps ist so schnell, dass die kollidierenden Wände der Blase so etwas wie eine Explosion erzeugen. Viele dieser Mikroexplosionen erzeugen ein charakteristisches Geräusch. Wenn sich die Flüssigkeit ausreichend erwärmt, hören die Blasen auf zu kollabieren und schwimmen an die Oberfläche. Die Flüssigkeit wird kochen. Beobachten Sie den Kessel auf dem Herd genau. Sie werden feststellen, dass es fast aufhört, Geräusche zu machen, bevor es kocht. Die Abhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks von der Temperatur erklärt, warum der Siedepunkt einer Flüssigkeit vom Druck an ihrer Oberfläche abhängt. Eine Dampfblase kann wachsen, wenn der Druck des darin enthaltenen gesättigten Dampfes den Druck in der Flüssigkeit, der sich aus dem Luftdruck an der Flüssigkeitsoberfläche (Außendruck) und dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule zusammensetzt, geringfügig übersteigt. Das Sieden beginnt bei einer Temperatur, bei der der Sättigungsdampfdruck in den Blasen gleich dem Druck in der Flüssigkeit ist. Je höher der Außendruck, desto höher der Siedepunkt. Umgekehrt erniedrigen wir dadurch den Siedepunkt, indem wir den äußeren Druck verringern. Indem Sie Luft und Wasserdampf aus dem Kolben abpumpen, können Sie das Wasser bei Raumtemperatur zum Sieden bringen. Jede Flüssigkeit hat ihren eigenen Siedepunkt (der konstant bleibt, bis die gesamte Flüssigkeit verdampft), der von ihrem Sättigungsdampfdruck abhängt. Je höher der Sättigungsdampfdruck, desto niedriger der Siedepunkt der Flüssigkeit.


Luftfeuchtigkeit und ihre Messung.

Die Luft um uns herum enthält fast immer eine gewisse Menge Wasserdampf. Die Luftfeuchtigkeit hängt von der Menge an Wasserdampf ab, die sie enthält. Rohluft enthält einen höheren Anteil an Wassermolekülen als trockene Luft. Schmerz Von großer Bedeutung ist die relative Luftfeuchtigkeit, über die täglich in Wetterberichten berichtet wird.


RelativHohe Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der Dichte des in der Luft enthaltenen Wasserdampfs zur Dichte des gesättigten Dampfs bei einer bestimmten Temperatur, ausgedrückt in Prozent (zeigt an, wie nahe der Wasserdampf in der Luft an der Sättigung ist).


Taupunkt

Die Trockenheit oder Feuchtigkeit der Luft hängt davon ab, wie nahe ihr Wasserdampf an der Sättigung ist. Wenn feuchte Luft gekühlt wird, kann der darin enthaltene Dampf zur Sättigung gebracht werden und kondensiert dann. Ein Zeichen dafür, dass der Dampf gesättigt ist, ist das Auftreten der ersten Tropfen kondensierter Flüssigkeit - Tau. Die Temperatur, bei der der Dampf in der Luft gesättigt ist, wird als Taupunkt bezeichnet. Der Taupunkt charakterisiert auch die Luftfeuchtigkeit. Beispiele: Morgentau, Beschlagen von kaltem Glas beim Anhauchen, Bildung eines Wassertropfens an einer Kaltwasserleitung, Feuchtigkeit im Keller von Häusern. Hygrometer dienen zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Es gibt verschiedene Arten von Hygrometern, aber die wichtigsten sind Haar- und Psychrometer.

« Physik - Klasse 10 "

Bei der Lösung von Problemen ist zu beachten, dass Druck und Dichte von Sattdampf nicht von seinem Volumen, sondern nur von der Temperatur abhängen. Die Zustandsgleichung idealer Gase ist näherungsweise auch auf die Beschreibung von Sattdampf anwendbar. Aber wenn Sattdampf komprimiert oder erhitzt wird, bleibt seine Masse nicht konstant.

Einige Anwendungen können Sättigungsdampfdrücke bei bestimmten Temperaturen erfordern. Diese Daten sind der Tabelle zu entnehmen.


Aufgabe 1.


Ein geschlossenes Gefäß mit einem Volumen V 1 = 0,5 m 3 enthält Wasser mit einem Gewicht von m = 0,5 kg. Das Gefäß wurde auf eine Temperatur t = 147 °C erhitzt. Um wie viel soll das Volumen des Gefäßes verändert werden, damit es nur noch Sattdampf enthält? Sattdampfdruck p. p bei einer Temperatur von t = 147 °C ist gleich 4,7 · 10 5 Pa.


Entscheidung.


Gesättigter Dampf bei einem Druck von pH. n nimmt ein Volumen ein, das gleich ist, wobei M \u003d 0,018 kg / mol die Molmasse von Wasser ist. Das Volumen des Behälters ist V 1 > V, was bedeutet, dass der Dampf nicht gesättigt ist. Damit der Dampf gesättigt wird, muss das Volumen des Behälters um reduziert werden

Aufgabe 2.


Die relative Luftfeuchtigkeit in einem geschlossenen Gefäß bei einer Temperatur von t 1 = 5 ° C ist gleich φ 1 = 84 % und bei einer Temperatur von t 2 = 22 ° C ist gleich φ 2 = 30 %. Wie oft ist der Sättigungsdampfdruck von Wasser bei der Temperatur t 2 größer als bei der Temperatur t 1 ?


Entscheidung.


Der Wasserdampfdruck im Gefäß bei T 1 \u003d 278 K beträgt wo r n. n1 - Sattdampfdruck bei Temperatur T 1 . Bei einer Temperatur T 2 \u003d 295 K der Druck

Da das Volumen nach dem Gesetz von Charles konstant ist

Von hier

Aufgabe 3.


In einem Raum mit einem Volumen von 40 m 3 beträgt die Lufttemperatur 20 ° C, die relative Luftfeuchtigkeit φ 1 \u003d 20%. Wie viel Wasser muss verdunstet werden, damit die relative Feuchte φ 2 50 % erreicht? Es ist bekannt, dass bei 20 °C der Druck der Sättigungsdämpfe рнп = 2330 Pa beträgt.


Entscheidung.


Relative Luftfeuchtigkeit von hier

Dampfdruck bei relativer Feuchte φ 1 und φ 2

Die Dichte steht in Beziehung zum Druck durch die Gleichung ρ = Mp/RT, woher

Wassermassen im Raum bei Feuchte φ 1 und φ 2

Masse des zu verdunstenden Wassers:


Aufgabe 4.


In einem Raum mit geschlossenen Fenstern bei einer Temperatur von 15 °C relative Luftfeuchte φ = 10 %. Wie groß ist die relative Luftfeuchtigkeit, wenn die Temperatur im Raum um 10 °C ansteigt? Gesättigter Dampfdruck bei 15 °C p.m. n1 = 12,8 mmHg. Art. und bei 25 ° C p n p2 \u003d 23,8 mm Hg. Kunst.



Da der Dampf ungesättigt ist, ändert sich der Partialdruck des Dampfes nach dem Gesetz von Charles p 1 /T 1 = p 2 /T 2. Aus dieser Gleichung können Sie den Druck des ungesättigten Dampfes p 2 bei T 2 bestimmen: p 2 \u003d p 1 T 2 / T 1. Relative Feuchtigkeit bei T 1 ist gleich.

Die Luftfeuchtigkeit ist ein Maß für die Menge an Wasserdampf in der Luft. Die relative Luftfeuchtigkeit ist die Wassermenge, die bei einer bestimmten Temperatur in der Luft enthalten ist, verglichen mit der maximalen Wassermenge, die in der Luft bei derselben Temperatur als Dampf enthalten sein kann.

Mit anderen Worten, die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel Feuchtigkeit noch fehlt, damit die Kondensation unter bestimmten Umgebungsbedingungen einsetzen kann. Dieser Wert charakterisiert den Sättigungsgrad der Luft mit Wasserdampf. Bei der Berechnung der optimalen Luftfeuchtigkeit in einem Raum spricht man von relativer Luftfeuchtigkeit.

  • Beispielsweise kann ein Kilogramm trockene Luft bei einer Temperatur von 21 °C bis zu 15,8 g Feuchtigkeit enthalten. Wenn 1 kg trockene Luft 15,8 g Wasser enthält, dann ist die relative Luftfeuchtigkeit 100 %. Wenn dieselbe Luftmenge bei derselben Temperatur 7,9 g Wasser enthält, beträgt das Verhältnis im Vergleich zur maximal möglichen Feuchtigkeitsmenge: 7,9 / 15,8 = 0,50 (50 %). Daher beträgt die relative Feuchtigkeit dieser Luft 50 %.

Was ist die optimale Luftfeuchtigkeit?

Die ideale Luftfeuchtigkeit in einem Wohngebiet liegt bei 40-60 %. In den Sommermonaten wird die Luft ausreichend befeuchtet (bei besonders regnerischem Wetter kann die relative Luftfeuchtigkeit 80-90 % erreichen), sodass keine zusätzlichen Befeuchtungsmethoden erforderlich sind.

Im Winter führen jedoch Zentralheizungen und andere Heizgeräte zu Übertrocknung der Luft. Dies liegt daran, dass starkes Erhitzen die Temperatur erhöht, aber nicht die Menge an Wasserdampf erhöht. Dies führt zu einer erhöhten Verdunstung von Feuchtigkeit von überall: von Ihrer Haut und von Ihrem Körper, Zimmerpflanzen und sogar Möbeln. Die relative Luftfeuchtigkeit in Wohnungen beträgt im Winter normalerweise nicht mehr als 15%. Das ist noch weniger als in der Sahara! Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt dort 25 %.

Tisch optimale Luftfeuchtigkeit zeigt, wie unzureichend das Niveau von 15 % ist:

Mensch 45-65%Computerhardware und Haushaltsgeräte 45–65 %Möbel und Musikinstrumente 40-60%Bibliotheken, Exponate von Kunstgalerien und Museen 40-60 %

Wie erreicht man eine optimale Luftfeuchtigkeit?

Der einzige Rat ist, den Raum zu befeuchten.

Es gibt viele „volkstümliche“ Arten der Feuchtigkeitspflege. Sie können zum Beispiel nasse Handtücher und Lappen im Zimmer aufhängen. Stellen Sie einen Wassertank auf die Heizung. Die Verdunstung von Wasser führt früher oder später zu einem Anstieg der Luftfeuchtigkeit. Um das Klavier vor dem Austrocknen zu schützen, wurde früher empfohlen, einen Krug mit Wasser hineinzustellen. Eine Option für diejenigen, die kein Geld sparen, ist ein dekorativer Brunnen im Zimmer.

Diese Verfahren sind jedoch unbequem und ineffektiv. Erhöhen Sie die Luftfeuchtigkeit im Raum erheblich mit einem Glas Wasser, das nicht funktioniert. Außerdem sehen ein Glas an einer Batterie und Handtücher an Seilen nicht sehr ästhetisch aus.

Die effektivste und praktischste Art, die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen zu erhöhen, ist die Installation Luftbefeuchter. Dieses Klimagerät ist in der Lage, ein genau eingestelltes Feuchtigkeitsniveau aufrechtzuerhalten, außerdem ist es kostengünstig und einfach zu bedienen. Eine neue Generation von Luftbefeuchtern regelt selbst die optimale Luftfeuchtigkeit.

Die Luft ist teilweise mit Wasserdampf gefüllt. Seine Menge wird durch einen Indikator wie Feuchtigkeit gekennzeichnet. Es kann absolut und relativ sein. Der erste Indikator gibt die Wassermenge an, die in einem Kubikmeter Luft enthalten ist. Der zweite Term wird verwendet, um das Verhältnis zwischen der maximal möglichen Dampfmenge und der tatsächlichen zu definieren. Wird die Luftfeuchtigkeit im Raum ermittelt, handelt es sich um einen relativen Indikator.

Warum die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen messen und regeln?

Die Luftfeuchtigkeit im Haus wirkt sich direkt auf die Gesundheit und das Wohlbefinden aller Bewohner aus. Wenn die Indikatoren nicht der Norm entsprechen, leiden nicht nur Menschen, sondern auch Zimmerpflanzen, Möbel und andere Dinge. Die Menge an Wasserdampf in der Umwelt ist nicht stabil und ändert sich ständig je nach Jahreszeit.

Warum ist trockene Luft gefährlich?

Niedrige Raumluftfeuchtigkeit ist während der Heizperiode weit verbreitet. Dies führt dazu, dass eine Person schnell Wasser über die Haut und die Atemwege verliert. Als Ergebnis solcher negativen Phänomene werden die folgenden Effekte beobachtet:

  • Abnahme der Elastizität und Trockenheit der Haut, die mit dem Auftreten von Mikrorissen einhergeht, führt zur Entwicklung von Dermatitis;
  • das Austrocknen der Augenschleimhaut führt zu Rötung, Brennen und Reißen;
  • blut verliert einen Teil der flüssigen Komponente, was die Bewegungsgeschwindigkeit verringert und das Herz zusätzlich belastet;
  • eine Person leidet unter Kopfschmerzen, fühlt sich müde und verliert die normale Arbeitsfähigkeit;
  • die Viskosität des Magensaftes nimmt zu, was die Verdauung beeinträchtigt;
  • es kommt zum Austrocknen der Schleimhäute der Atemwege, was die lokale Immunität schwächt;
  • eine Erhöhung der Konzentration von Krankheitserregern in der Luft, die normalerweise durch Lufttröpfchen neutralisiert werden.

Um die Luft in einer Wohnung zu messen, reicht es aus, das einfachste Gerät zu kaufen, das normalerweise mit einem Thermometer oder einer Uhr kombiniert wird. Es hat einen kleinen Fehler von 3-5%, was nicht kritisch ist.

Mit einem Glas Wasser

Um die Luftfeuchtigkeit zu bestimmen, muss Wasser in ein gewöhnliches Glas gezogen und 3 Stunden lang in den Kühlschrank gestellt werden, damit die Flüssigkeit auf 3-5 ° C abkühlt. Das Gefäß wird herausgenommen und abseits von Heizgeräten auf den Tisch gestellt. Mehrere Minuten lang beobachten sie die Wände des Glases, wo sie das Auftreten von Kondensat in Form von Wassertröpfchen feststellen. Die Ergebnisse des Experiments werden wie folgt ausgedrückt:

  • das Glas trocknet schnell - die Luftfeuchtigkeit wird gesenkt;
  • die Wände blieben neblig - die Normen für die Luftfeuchtigkeit in Innenräumen werden eingehalten;
  • Wasser begann das Glas hinunter zu fließen - die Luftfeuchtigkeit wird erhöht.

Assmann-Tisch

Die Assmann-Tabelle dient zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit mit einem Psychrometer und besteht aus zwei Thermometern - einem herkömmlichen und einem Luftbefeuchter. Die vom zweiten Gerät gemessenen Indikatoren sind etwas niedriger.Bestimmen Sie anhand der erhaltenen Werte anhand einer speziellen Tabelle die Luftfeuchtigkeit.

Mit einem Tannenzapfen

Sie nehmen einen gewöhnlichen Fichtenzapfen und legen ihn von Heizgeräten fern. In trockener Luft öffnen sich seine Schuppen und in feuchter Luft schrumpfen sie fest.

allgemein anerkannte Normen

Die Feuchtigkeitsnormen im Raum hängen von seinem Zweck und der Jahreszeit ab. Die Einhaltung der empfohlenen Parameter gewährleistet eine gute Gesundheit und beeinträchtigt die Immunität des Menschen nicht.

Normen für eine Wohnung

Für eine Wohnung sind alle Normen zu klimatischen Parametern in GOST 30494-96 angegeben. Laut diesem Dokument sollte die Luftfeuchtigkeit in der kalten Jahreszeit zwischen 30 und 45 % und in der warmen Jahreszeit zwischen 30 und 60 % liegen. Trotz dieser Werte kann ein Indikator von 30% vom menschlichen Körper schlecht wahrgenommen werden. Ärzte empfehlen daher, Parameter von 40-60% beizubehalten, die zu jeder Jahreszeit als optimal gelten.

Normen für ein Kinderzimmer

Der Körper des Kindes kann bei niedriger Luftfeuchtigkeit nicht richtig funktionieren. Dies führt zu einer schnellen Austrocknung der Schleimhäute, die mit einer Abnahme der lokalen Immunität behaftet ist.

Arbeitsplatz

Die Luftfeuchtigkeitsnorm am Arbeitsplatz hängt von den Besonderheiten der Arbeit ab. Für Büroangestellte sind es beispielsweise 40-60 %.

Wie normalisiert man das Mikroklima im Raum?

Um das Raumklima wohnlich zu gestalten, müssen Sie die folgenden Tipps beachten:

  • Einsatz von Luftbefeuchtern. Unverzichtbar während der Heizperiode in allen Räumen;
  • regelmäßiges Lüften;
  • Erhöhung der Zahl der Zimmerpflanzen;
  • Entlüftung. Die Zulufthaube versorgt den Raum mit Frischluft und normalisiert die Wasserdampfmenge;
  • In einigen Fällen wird empfohlen, spezielle Luftentfeuchter mit absorbierenden Substanzen zu verwenden.
  • In Wohngebäuden ist es verboten, Kleidung zu trocknen, was sich negativ auf ihr Mikroklima auswirkt.

Video: So messen Sie die Luftfeuchtigkeit

  • Heimat
  • Klimaanlagen
Dieses Video-Tutorial ist im Abonnement erhältlich

Haben Sie bereits ein Abonnement? Betreten

I-17="">Sattdampf, Luftfeuchtigkeit

Die heutige Lektion widmen wir einer Diskussion über Luftfeuchtigkeit und Methoden zu ihrer Messung. Das Hauptphänomen, das die Luftfeuchtigkeit beeinflusst, wird der Prozess der Wasserverdunstung sein, den wir bereits früher besprochen haben, und das wichtigste Konzept, das wir verwenden werden, wird gesättigter und ungesättigter Dampf sein.

Wenn wir verschiedene Dampfzustände unterscheiden, werden sie durch die Wechselwirkung des Dampfes mit seiner Flüssigkeit bestimmt. Wenn wir uns vorstellen, dass sich in einem geschlossenen Gefäß eine Flüssigkeit befindet und der Prozess ihrer Verdunstung stattfindet, dann wird dieser Prozess früher oder später zu einem Zustand kommen, in dem die Verdunstung in gleichen Zeitintervallen durch Kondensation und das sogenannte dynamische Gleichgewicht von kompensiert wird die Flüssigkeit mit ihrem Dampf kommt (Abb. 1) .

Reis. 1. Sattdampf

Definition.Gesättigter Dampf Ein Dampf steht mit seiner Flüssigkeit im thermodynamischen Gleichgewicht. Wenn der Dampf nicht gesättigt ist, dann gibt es kein solches thermodynamisches Gleichgewicht (Abb. 2).

Reis. 2. Ungesättigter Dampf

Mit Hilfe dieser beiden Konzepte beschreiben wir eine so wichtige Eigenschaft der Luft wie die Feuchtigkeit.

Definition.Luftfeuchtigkeit- ein Wert, der den Wasserdampfgehalt der Luft angibt.

Es stellt sich die Frage: Warum ist der Feuchtigkeitsbegriff wichtig und wie gelangt Wasserdampf in die Luft? Es ist bekannt, dass der größte Teil der Erdoberfläche von Wasser (dem Weltozean) eingenommen wird, von dessen Oberfläche kontinuierlich Verdunstung stattfindet (Abb. 3). Natürlich ist die Intensität dieses Prozesses in verschiedenen Klimazonen unterschiedlich, was von der durchschnittlichen Tagestemperatur, dem Vorhandensein von Winden usw. abhängt. Diese Faktoren bestimmen die Tatsache, dass der Prozess der Wasserverdampfung an bestimmten Orten intensiver ist als er Kondensation, und an manchen Stellen ist es umgekehrt. Im Durchschnitt kann argumentiert werden, dass der Dampf, der sich in der Luft bildet, nicht gesättigt ist und seine Eigenschaften beschreibbar sein müssen.

Reis. 3. Flüssigkeitsverdampfung (Quelle)

Für den Menschen ist der Wert der Luftfeuchtigkeit ein sehr wichtiger Umgebungsparameter, da unser Körper sehr aktiv auf seine Veränderungen reagiert. Beispielsweise steht ein solcher Mechanismus zur Regulierung der Körperfunktionen wie Schwitzen in direktem Zusammenhang mit der Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung. Bei hoher Luftfeuchtigkeit werden die Prozesse der Verdunstung von Feuchtigkeit von der Hautoberfläche durch die Prozesse ihrer Kondensation praktisch kompensiert und die Wärmeabfuhr aus dem Körper wird gestört, was zu Verletzungen der Thermoregulation führt. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit überwiegen die Verdunstungsprozesse der Feuchtigkeit die Kondensationsprozesse und der Körper verliert zu viel Flüssigkeit, was zu Austrocknung führen kann.

Der Wert der Feuchtigkeit ist nicht nur für Menschen und andere lebende Organismen wichtig, sondern auch für den Ablauf technologischer Prozesse. Beispielsweise kann aufgrund der bekannten Eigenschaft von Wasser, Elektrizität zu leiten, sein Gehalt in der Luft den korrekten Betrieb der meisten Elektrogeräte ernsthaft beeinträchtigen.

Darüber hinaus ist der Begriff der Luftfeuchtigkeit das wichtigste Kriterium zur Bewertung der Wetterbedingungen, das jeder aus Wettervorhersagen kennt. Zu beachten ist, dass, wenn wir die Luftfeuchtigkeit zu verschiedenen Jahreszeiten bei unseren üblichen klimatischen Bedingungen vergleichen, diese im Sommer höher und im Winter niedriger ist, was insbesondere mit der Intensität von Verdunstungsprozessen bei unterschiedlichen Temperaturen zusammenhängt.

Absolute Luftfeuchtigkeit

Die Haupteigenschaften von feuchter Luft sind:

  1. Dichte von Wasserdampf in Luft;
  2. relative Luftfeuchtigkeit.

Luft ist ein zusammengesetztes Gas, es enthält viele verschiedene Gase, einschließlich Wasserdampf. Um seine Menge in der Luft abzuschätzen, muss bestimmt werden, welche Masse der Wasserdampf in einem bestimmten zugeordneten Volumen hat - dieser Wert charakterisiert die Dichte. Die Dichte von Wasserdampf in Luft wird genannt absolute Feuchtigkeit.

Definition.Absolute Luftfeuchtigkeit- die in einem Kubikmeter Luft enthaltene Feuchtigkeitsmenge.

Bezeichnungabsolute Feuchtigkeit: (sowie die übliche Notation für Dichte).

Einheitenabsolute Feuchtigkeit:img="">

Masse von Dampf (Wasser) in Luft, kg (in SI) oder g;

I-19="">Relative Luftfeuchtigkeit

Um diese Wahrnehmung zu beschreiben, wird eine Größe wie z relative Luftfeuchtigkeit.

Definition.Relative Luftfeuchtigkeit- ein Wert, der anzeigt, wie weit der Dampf von der Sättigung entfernt ist.

Das heißt, der Wert der relativen Luftfeuchtigkeit zeigt in einfachen Worten Folgendes: Wenn der Dampf weit von der Sättigung entfernt ist, ist die Luftfeuchtigkeit niedrig, wenn er nahe ist, ist sie hoch.

Bezeichnungrelative Luftfeuchtigkeit: .

Einheitenrelative Luftfeuchtigkeit: %.

Formel Berechnungen relative Luftfeuchtigkeit:

Img="" i-20="">Kondensationshygrometer

Sie enthält, wie aus der Formel ersichtlich, die uns bereits bekannte absolute Feuchte und die Dichte des gesättigten Dampfes bei gleicher Temperatur. Es stellt sich die Frage, wie man den letzten Wert ermittelt? Dafür gibt es spezielle Geräte. Wir überlegen kondensierendHygrometer(Abb. 4) - ein Gerät, das zur Bestimmung des Taupunkts dient.

Definition.Taupunkt ist die Temperatur, bei der der Dampf gesättigt wird.

Reis. 4. Kondensationshygrometer (Quelle)

Leicht verdunstende Flüssigkeit, z. B. Äther, wird in den Behälter des Geräts gegossen, ein Thermometer (6) eingeführt und mit einer Birne (5) Luft durch den Behälter gepumpt. Durch die verstärkte Luftzirkulation beginnt eine intensive Verdampfung des Äthers, dadurch sinkt die Temperatur des Behälters und auf dem Spiegel (4) bildet sich Tau (Kondenswassertröpfchen). In dem Moment, in dem Tau auf dem Spiegel erscheint, wird die Temperatur mit einem Thermometer gemessen, und diese Temperatur ist der Taupunkt.

Was tun mit dem erhaltenen Temperaturwert (Taupunkt)? Es gibt eine spezielle Tabelle, in die Daten eingegeben werden - welche Dichte von gesättigtem Wasserdampf jedem bestimmten Taupunkt entspricht. Es sollte eine nützliche Tatsache beachtet werden, dass mit einer Erhöhung des Taupunktwertes auch der Wert der entsprechenden Sättigungsdampfdichte zunimmt. Mit anderen Worten, je wärmer die Luft, desto mehr Feuchtigkeit kann sie enthalten, und umgekehrt, je kälter die Luft, desto geringer ist der maximale Dampfgehalt in ihr.

Haarhygrometer

Betrachten wir nun das Funktionsprinzip anderer Arten von Hygrometern, Geräten zur Messung der Feuchtigkeitseigenschaften (aus dem Griechischen hygros - „nass“ und metreo - „ich messe“).

Haarhygrometer(Abb. 5) - ein Gerät zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit, bei dem Haare, beispielsweise menschliche Haare, als aktives Element fungieren.

Reis. 5. Haarhygrometer (Quelle)

Die Wirkung eines Haarhygrometers beruht auf der Eigenschaft entfetteter Haare, ihre Länge bei Änderungen der Luftfeuchtigkeit zu verändern (bei steigender Luftfeuchtigkeit nimmt die Haarlänge zu, bei abnehmender Luftfeuchtigkeit ab), was dies ermöglicht relative Luftfeuchtigkeit messen. Das Haar wird über einen Metallrahmen gespannt. Die Änderung der Haarlänge wird auf den Pfeil übertragen, der sich entlang der Skala bewegt. Es sollte beachtet werden, dass das Haarhygrometer ungenaue relative Luftfeuchtigkeitswerte liefert und hauptsächlich für Haushaltszwecke verwendet wird.

Psychrometer

Bequemer zu bedienen und genauer ist ein solches Gerät zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit als Psychrometer (von anderen griechischen ψυχρός - „kalt“) (Abb. 6).

Das Psychrometer besteht aus zwei Thermometern, die auf einer gemeinsamen Skala befestigt sind. Eines der Thermometer wird als nass bezeichnet, weil es in Batist eingewickelt ist, der in einen Wassertank auf der Rückseite des Geräts getaucht wird. Wasser verdunstet aus dem nassen Gewebe, was zu einer Abkühlung des Thermometers führt, der Prozess der Reduzierung seiner Temperatur wird fortgesetzt, bis es das Stadium erreicht, bis der Dampf in der Nähe des nassen Gewebes gesättigt ist und das Thermometer beginnt, die Taupunkttemperatur anzuzeigen. Ein Feuchtkugelthermometer zeigt also eine Temperatur kleiner oder gleich der tatsächlichen Umgebungstemperatur an. Das zweite Thermometer heißt trocken und zeigt die tatsächliche Temperatur an.

Auf dem Gerätegehäuse ist in der Regel auch die sogenannte Psychrometrische Tabelle abgebildet (Tabelle 2). Anhand dieser Tabelle kann aus dem Temperaturwert der Trockenkugel und der Temperaturdifferenz zwischen Trockenkugel und Feuchtkugel die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft ermittelt werden.

Aber auch ohne eine solche Tabelle können Sie die Luftfeuchtigkeit nach folgendem Prinzip grob bestimmen. Wenn die Messwerte beider Thermometer nahe beieinander liegen, wird die Verdunstung von Wasser aus einem feuchten fast vollständig durch Kondensation kompensiert, d. H. Die Luftfeuchtigkeit ist hoch. Wenn im Gegensatz dazu der Unterschied in den Thermometerwerten groß ist, dann überwiegt die Verdunstung aus dem feuchten Gewebe die Kondensation und die Luft ist trocken und die Luftfeuchtigkeit niedrig.

Luftfeuchtigkeitstabellen

Wenden wir uns den Tabellen zu, mit denen Sie die Eigenschaften der Luftfeuchtigkeit bestimmen können.

Temperatur,

Druck, mm rt. Kunst.

Dampfdichte,

Für diese Aufgabe können Sie 1 Punkt auf der Prüfung im Jahr 2020 erhalten

Aufgabe 10 der USE in Physik widmet sich dem thermischen Gleichgewicht und allem, was damit zusammenhängt. Die Tickets sind so aufgebaut, dass etwa die Hälfte Fragen zur Luftfeuchtigkeit enthält (ein typisches Beispiel für eine solche Aufgabe ist „Wie oft hat sich die Konzentration der Dampfmoleküle erhöht, wenn das Dampfvolumen isotherm halbiert wird“), der Rest betreffen die Wärmekapazität von Stoffen. Fragen zur Wärmekapazität enthalten fast immer einen Graphen, der zuerst studiert werden muss, um die Frage richtig zu beantworten.

Aufgabe 10 der USE in Physik bereitet den Schülern normalerweise Schwierigkeiten, abgesehen von einigen Optionen, die sich der Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit mit Hilfe von psychrometrischen Tabellen widmen. Meistens beginnen die Schüler die Aufgaben mit dieser Frage, deren Lösung in der Regel ein bis zwei Minuten dauert. Einem Studenten ein Ticket mit genau dieser Art von Aufgabe Nr. 10 des Einheitlichen Staatsexamens in Physik zu geben, erleichtert die gesamte Prüfung erheblich, da die Bearbeitungszeit auf eine bestimmte Anzahl von Minuten begrenzt ist.