Сущность влажность понятие влажности

СОДЕРЖАНИЕ: Основные характеристики влажности и их отражение на различных географических широтах

План

1. Введение.

2. Сущность влажность.

- понятие влажности.

- Влажность воздуха.

3. Основные характеристики влажности и их отражение на различных географических широтах.

4. Значение влажности.

5. Методы определения влажности.

6. Данные эксперимента.

7. Заключение.

8. Таблица, диаграмма, литература.

1. Введение

Вода занимает около 70.8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50% до 99.7% воды. В атмосфере находится около 13-15 тыс. км³ воды в виде капель. Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным. Содержание водяного пара в воздухе, т.е. его влажность, можно охарактеризовать несколькими величинами: парциальное давление и относительная влажность.

От влажности воздуха зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение имеет большое значение для поддержания постоянной температуры тела. Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество тепла и, наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты. Поэтому определение влажности крайне необходимо.

Влажность воздуха измеряют с помощью специальных приборов. Психрометр и конденсационный гигрометр не определяют влажность воздуха непосредственно. Они требуют необходимых математических вычислений и операций. Это затрудняет определение искомой величины. Мы предлагаем для определения влажности использовать зависимость длины человеческого волоса. Обезжиренные человеческие волосы в зависимости от влажности меняют свою длину. Использование этой зависимости от влажности воздуха позволяет построить диаграмму, зависимость длины человеческого волоса от влажности воздуха и ввести коэффициент удлинения.

В работе требуется очень большая точность измерений. Абсолютное удлинение при измерении влажности невелико, поэтому применяется индикатор. Кроме того, есть факторы, влияющие на результат измерения, в частности температура окружающей среды. Значит, работа должна быть проведена при постоянной температуре. Крайне важно менять влажность плавно без скачков для точного определения коэффициента удлинения.

Работа также предполагает исследование разных волос. Для этой цели лучше подходит женский волос, причём обезжиренный. На основе исследования изготавливается прибор для определения влажности воздуха. Данный прибор позволяет определить влажность воздуха непосредственно по показаниям стрелки, как в Паскалях, так и в миллиметрах ртутного столба.

2. Сущность влажности.

Влажность

Влажность – содержание в физических телах воды. Влажность зависит от относительной влажности окружающей среды, от природы вещества, а в твердых телах – от степени измельченности или пористости, точнее от общего размера внутренней и внешней поверхности тела. Содержание химически связанной конституционной воды, гидроокисей, выделяющихся только при химическом разложении, а также кристаллогидратной воды не входят в понятие влажность.

Влажность обычно характеризуется количеством воды в веществе, выраженной в процентах от первоначальной массы влажного вещества (влажность по массе) или ее объема (влажность по объему). Влажность можно характеризовать также влагосодержанием или абсолютной влажностью – количеством воды, отнесенным к единице массы сухой части материала.

Влажность воздуха.

Поскольку с поверхности океанов, морей, озер и рек происходит непрерывное испарение воды, в атмосфере Земли всегда содержится водяной пар. Оказывается, что в течение года в атмосферу Земли испаряется около 4.25*10¹⁴ т. воды и около этой воды выпадает в виде осадков на сушу. Конечно, количество водяных паров в воздухе не везде одинаково. Вблизи морей и океанов воздух более влажный, чем в глубине материков.

Величина, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы Земли, называется влажностью воздуха.

3.Основные характеристики .

Характеристиками влажности воздуха служат:

1) Упругость (парциальное давление) е водяного пара.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нём тела. Давление, которое производил бы пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара.

Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – Паскалях или миллиметрах ртутного столба.

2) Абсолютная влажность а – количество водяного пара. Абсолютную влажность воздуха измеряют плотностью водяного пара _а , находящегося в воздухе, или его давлением Р_а . Измеряется в г/м³ .

3) Удельная влажность q – количество водяного пара в граммах на килограмм влажного воздуха.

4) Отношение смеси w определяемого количеством водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха.

5) Относительная влажность r – отношение е водяного пара,

содержащегося в воздухе, к максимальной упругости Е водяного пара, насыщающего пространство над плоской поверхностью чистой воды (упругости насыщения) при данной температуре выраженной в процентах. В атмосферном воздухе интенсивность испарения воды зависит от того, на сколько близко давление паров воды к давлению насыщенных паров при данной температуре. Отношение давления Р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению Р₀ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах, называется относительной влажностью воздуха.

=(Р/Р₀ )*100%

При относительной влажности, равной 100% устанавливается динамическое равновесие между процессами и конденсации воды, в результате количество воды не уменьшается и не увеличивается.

6) Дефицит влажности d – разность между максимальной и фактической упругостью водяного пара при данных температуре и давлении.

7) Точка росы.

Т.к. давление насыщенного пара тем меньше, чем ниже температура, то при охлаждении воздуха находящийся в нём пар становится насыщенным. Температура t_р , при которой находящейся в воздухе пар становится насыщенным, называется точкой росы. По точке росы можно найти давление водяного пара в воздухе Р₁ . Оно равно давлению насыщенного пара при температуре t_1, равной точке росы. По значениям давления пара Р₁ и давлению Р₀ насыщенного водяного пара при данной температуре можно определить относительную влажность воздуха.

Влажность воздуха земной атмосферы колеблется в широких пределах. Так у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0.2% по объёму, в высоких широтах. до 2.5%. Соответственно упругость пара е в полярных широтах зимой меньше 1 мб ( иногда лишь сотые доли мб) и летом ниже 5 мб. В тропиках же она возрастает до 30 мб (1мб=10² Н/м² ) относительная влажность r очень высока к экваториальной зоне (среднегодовая до 85% и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт – здесь за счёт низкой температуры воздуха. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы (индия 75-80%). Низкие значения r наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50% и ниже). С высотой r , а и q быстро убывают. На высоте 1.5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу (ниже 10-15 км) приходится 99% водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метрам земной поверхности в воздухе содержится около 28.5% водяного пара.

Суточный ход упругости пара над морем и в приморских областях параллелен суточному ходу температур воздуха: влагосодержание растет днем с возрастанием температуры. Таков же суточный ход е в центральных районах материков в холодное время года. Более сложный ход с двумя максимумами – утром и вечером – наблюдается в глубине материков летом.

Суточный ход относительной влажности r обратен суточному ходу температур днём с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом упругости насыщения Е . относительная влажность убывает. Годовой ход упругости пара параллелен годовому ходу температур воздуха; относительная влажность меняется в годовом ходе обратно температуре.

4.Значение влажности.

От влажности воздуха зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%).

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно не велико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество тепла и, наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.

В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определённая влажность.

Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности на необходимом уровне.

Степень влажности воздуха имеет большое влияние на многие процессы, протекающие на Земле, например на развитие флоры и фауны.

Существенное влияние оказывает влажность воздуха на урожай сельскохозяйственных культур, на продуктивность животноводства.

Влажность воздуха существенно влияет на теплообмен организма с окружающей средой. Имеет большое значение для жизнедеятельности человека. При низкой температуре и высокой влажности воздуха повышается теплоотдача и человек подвергается большому охлаждению; при высокой температуре и влажности воздуха теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма, особенно при выполнении организмом работы. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена. Так при работе в горячих цехах с температурой воздуха 25⁰ С оптимальное влияние на теплообмен и самочувствие оказывает относительная влажность воздуха 40-60%. Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха и д.р.

Следовательно, измерение и регулирование влажности имеет большое практическое значение.

5.Приборы для определения влажности воздуха .

Существует несколько способов определения влажности воздуха. Опишу некоторые из них (основные).

1) Конденсационный гигрометр (от греческого «гигрос» - влажность) состоит из металлической круглой коробочки с отполированной плоской поверхностью, укрепленной на подставке (рис 1). В коробочке сверху имеется два отверстия. Через одно из них в коробочку наливают эфир и вставляют термометр, а другое отверстие соединяют с нагнетающим насосом или резиновой грушей.

Эфир быстро испаряется при продувании через него воздуха, коробочка охлаждается, и на её поверхности появляется роса. Полированная поверхность коробочки при этом тускнеет. Чтобы отчетливо уловить момент появление росы, вокруг полированной поверхности укрепляют металлическое кольцо, изолированное от коробочки плохим проводником тепла. Потускнение поверхности коробочки, находящейся рядом с блестящим кольцом, отчетливо видно.

Конденсационным гигрометром пользуются для определения абсолютной влажности воздуха. Его действие основано на определении точки росы, по которой с помощью таблиц выводится абсолютная влажность.

Для определения относительной влажности воздуха пользуются психрометром и волосяным гигрометром.

2) Волосяной гигрометр состоит из обезжиренного человеческого волоса, один конец которого закреплен на стойке, а другой перекинут через небольшой блок (рис. 2). Для сохранения постоянного натяжения к его свободному концу прикрепляют небольшой грузик. Действие этого гигрометра основано на том, что во влажном воздухе волос удлиняется, в сухом укорачивается. Таким образом, при измерении относительной влажности воздуха стрелка гигрометра перемещается по его шкале, которая градуируется по эталонному прибору.

3) Психрометр (от греческого «психро» - холод) сделан из двух

одинаковых термометров (рис. 3). Один термометр называется сухим, так как его шарик находится прямо в воздухе, а другой – влажным. Шарик влажного термометра обвязан кисеей, конец которой погружен в ванночку с водой. Поскольку с кисеи испаряется вода, шарик термометра охлаждается. Поэтому влажный термометр показывает более низкую температуру, чем сухой. Разность показаний этих термометров по специальным таблицам, которые прилагаются к психрометру, находят относительную влажность воздуха.

6.Данные эксперимента.

Исследование зависимости длины волоса от влажности требует большого количества времени. Так как специальной установки для этого у меня не было, я пользовалась индикатором и психрометром. Данные при определения влажностях брала в случаях одинаковой температуры. Получила несколько зависимостей, которые представила в виде таблиц и графиков. Во всех случаях в качестве одинаковой длины брала 10 см. Исследования показали, что более линейные зависимости у женских обезжиренных волос.

Пользуясь своими результатами приведу усреднённую зависимость и график. Ясно, что есть небольшие погрешности, но для определения влажности это вполне допустимо.

Результаты измерений.

1	Влажность %	65	66	67		90	100
2	Длина мм.	100	100,1	100,2		102,5	103,5

7.Заключение.

При исследовании зависимости длины волоса от влажности необходимо соблюдение температурного режима. Длина волоса зависит также и от температуры окружающей среды. При одинаковых температурах, но различной влажности приходится определять длину. Поэтому установка для определения влажности воздуха должна работать постоянно. Все данные в таблице содержат наблюдение двух месяцев. В итоге знание этой зависимости позволило построить волосяной гигрометр. Данный прибор показывает непосредственно влажность, минуя дополнительные вычисления.

8.Таблица, диаграмма, литература.

Литература.

География: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы / И. И. Баршова, Г 35 В. А. Горбанев, И. В. Душина и д.р. – М.: Дрофа, 1998г. – 560 с.: ил. , карт. – (Большие справочники для школьников и поступающих в вузы).

Жданов Л.С. Учебник по физике для средних специальных заведений.

Кабардин О. Ф. К 12. Физика: Справ. материалы: учеб. пособие для учащихся. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 1991. – 367 с.: ил. – ISBN 5-09-003008-1.

Мякишев Г. Я. , Буховцев Б. Б. М 99 Физика: Учебник для 10 кл. средн. шк. – М.: Просвещение, 1990. – 223 с.: ил – ISBN 5-09-001824-3.

Енохович А. С. Е 63. Справочник по физике и технике: Учеб. пособие для учящихся. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: просвещение. , 1989. – 224 с.: ил.

Скачать архив с текстом документа