Тема: Влажность воздуха и ее измерение.
Цель урока: сформировать у учащихся научное, на основе молекулярно-кинетической теории, представление о влажности воздуха.
Задачи урока:
- образовательные: дать понятие насыщенного и ненасыщенного пара, кипения, влажности воздуха, точки росы; опытным путем определить зависимость давления насыщенного пара от температуры; формировать навыки техники экспериментального определения влажности воздуха с помощью психрометра; ознакомить учащихся с принципом действия приборов для определения влажности воздуха;
- развивающие: развивать творческие способности, логическое мышление, внимание, память;
- воспитательные: воспитание самостоятельности, умения сотрудничать при работе в группах.
Ход урока
I. Организационный момент
II. Актуализация знаний учащихся.
Индивидуальные задания по карточкам.
1. Воду, находящуюся при 0 оС, заморозили посредством собственного испарения. Какая часть воды при этом замерзнет? (?= 3,4·105 Дж/кг, L=2,3·106 Дж/кг). Теплообменом с внешней средой пренебречь.
2. В сосуд, содержащий 100 г воздуха под давлением 105 Па, накачали еще 200 г воздуха. Найти давление воздуха, установившееся в сосуде. Температуру считать постоянной.
3. Газ нагрет от температуры t1 = 370С до температуры t2 = 3370С. Во сколько раз увеличилось давление газа, если объем остался неизменным?
Опрос.
1. Объяснить процесс кипения жидкости на основе МКТ.
2. Объяснить зависимость температуры кипения от давления.
3. Объяснить, что такое критическая температура.
Работа с классом.
1) Работа с таблицами.
а) При каком давлении вода будет кипеть при 19°C (р= 2,2 кПа).
(это давление почти в 45 раз меньше нормального атм. давления 105 Па.)
б) Давление водяного пара при 14°C было 1 кПа. Был ли этот пар насыщенным.
По таблице t=14°C pп 1,6 кПа => но этот пар ненасыщенный.
2) Образующие белые клубы при выходе на морозе иногда называют паром.
Правильно ли это? (Ответ: Давление в клубе пара на морозе некоторое время остается выше, чем его равновесное значение, характерное для температуры окружающего воздуха. В результате начинается конденсация, образование капелек воды. Именно эти капельки (туман) и видны как белые клубы. Нет, это туман, а не пар).
3) Как будет меняться температура кипения воды, если сосуд с водой опускать в глубокую шахту. (Ответ: t кипения воды повысится, чем больше давление, тем выше t).
III. Мотивация.
Ребята, все мы смотрим передачу "Последний герой". Это интересная игра. Где происходят действия этой игры? (на островах). С какой трудностью чаще всего сталкивались участники игры? На, что они жаловались? (не заживали порезы, раны; невозможно пользоваться косметикой, трудность просушить бельё.). Как вы думаете, в чем причина? (повышенная влажность воздуха).
IV. Этап формирования новых знаний.
Правильно, повышенная влажность. Тема сегодняшнего урока влажность воздуха. Сегодня на уроке мы, сформулируем понятия абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы. Разберем устройство и принцип действия приборов измеряющих влажность воздуха. И объясним, какое значение имеет влажность в быту, на производстве, а так же в повседневной жизни.
Водяной пар в атмосфере.
Вода занимает около 71% поверхности Земли. Живые организмы, образно, - это тоже одушевленная вода. Если бы прекратился круговорот воды в природе, за год с поверхности Мирового океана испарился бы метровый слой воды. Атмосферный водяной пар влияет на погоду и климат Земли. В воздухе всегда содержаться водяные пары. Но водяной пар в воздухе не является насыщенным всегда из-за перемещения воздушных масс. Содержание водяного пара в воздухе, т. е. его влажность можно охарактеризовать несколькими величинами.
В: Что представляет собой воздух? Отв.: Смесь газов и водяного пара.
В: Каждый газ вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на тела?
Опр.: Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все основные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара (р) или упругостью водяного пара. Его выражают в Па или мм. рт. ст.
2-я характеристика это абсолютная влажность воздуха.
Физич. смысл: абсолютной влажностью воздуха называют массу водяного пара, содержащегося в 1м3 воздуха, при данной температуре, т. е это плотность водяных паров в воздух при данной температуре.
Ед. измерения кг/м3 или 1г/м3 =0,001 кг/м 3
Например: при t=16°C абс. влаж. возд. 4г/м3, это значит, что при данной t, каждый кубический метр воздуха содержит 4г водяного пара.
По величине абсолютной влажности нельзя судить о степени влажности воздуха (в/в), т. к. при одинаковой массе водяного пара в нем, но большей температуре, воздух будет суше, а при меньшей температуре - влажнее. (t >; воздух - суше, t <;воздух - влажнее).
В: Что нужно сделать, если мы зашли в холодное время года в помещение, где не топлено и сыро. (Отв: Его нужно протопить и станет сухо).
Но абсолютная влажность воздуха при этом практически не изменится. Чтобы определить степень влажности воздуха, т. е. судить о том, какой он: сухой или влажный, надо знать, насколько близок водяной пар к состоянию насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.
Опр: Относит. влажностью воздуха? называют отношение парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р0 насыщенного пара при, той же температуре, выраженной в процентах.
Относительную влажность измеряют в процентах. Очевидно, что все эти величины скалярные. Влажность воздуха не может быть выше 100%. Если воздух, в котором содержится насыщенный водяной пар, нагреть, то пар перестанет быть насыщенным, хотя плотность водяного пара в нем не изменится. При этом относительная влажность воздуха уменьшится, т. е воздух станет суше.
Опр.: Температуру t p , при которой водяной пар становится, насыщенным, называют точкой росы.
При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: туман, роса. Коси траву пока роса, роса долой и мы домой.
По плотности насыщенного водяного пара, приведенного в таблице (демонстрация таблицы), можно найти соответствующую этой плотности точку росы.
Приборы для измерения? называют гигрометрами и психрометрами.
1) Психрометр ("психрос" от греч. - холодный) Августа.
Состоит из 2-х термометров. Один - сухой и показывает tвоздуха. Резервуар другого, окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, термометр - охлаждается, т. к испарение сопровождается охлаждением. Чем >? тем <испарение. При?= 100%- вода не будет испаряться. По разности температур этих термометров по таблице определяют влажность воздуха.
2) Волосяной гигрометр.
Обезжиренный человеческий волос обладает свойством укорачиваться при понижении влажности воздуха и удлиняться при её увеличении. На этом свойстве волоса, основано действие волосяного гигрометра. Растянутый с помощью отвеса волос располагается вертикально и прикрепляется к шкале, проградуированной в единицах влажности. К самому волосу прикрепляется стрелка- указатель, которая при изменении влажности, перемещается по шкале.
Давайте сейчас определим влажность воздуха в нашем классе.
Д/з. 74 упр14 № 6, 7.
Подготовить сообщение по теме (по выбору) (5 мин) 1. Как образуется роса, иней, дождь, снег. 2. Круговорот воды в природе. 3. Испарение в жизни растений. 4. Роль процессов испарения для животных организмов. Эффект Прандтля - Глоерта - явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой влажности этот эффект возникает также при полётах на меньших скоростях. Как вы думаете, когда такое облако можно было бы наблюдать?