Контрольные вопросы

1. Что называется удельной теплоемкостью? Молярной теплоемкостью? Какова связь между ними?

2. Почему С_р > С_V?

3. Какие процессы имеют место в эксперименте?

4. Почему экспериментальные результаты систематически меньше теоретически вычисленной величины?

Литература

1. Савельев И.В. Курс физики. – М.: Наука, 1989. – Т.1, §§ 68, 69.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1997. – §§ 53, 54, 55.

Лабораторная работа № 7

Определение влажности воздуха при помощи психрометра

Вследствие происходящего в природе испарения воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы и растений атмосферный воздух, особенно в ближай­ших к Земле слоях, содержит водяной пар. Это называется влажностью воздуха.

Содержание водяного пара в воздухе характеризуется двумя величинами: абсо­лютной и относительной влажностью.

Абсолютной влажностью f называют массу водяного пара, содержащегося при данных условиях в единице объема воздуха, и выражают на практике в граммах на ку­бический метр (г/м³), т.е. в несистемных единицах.

Можно характеризовать абсолютную влажность иначе, указывая парциальное давление р водяного пара, содержащегося в воздухе, часто называемого упругостью пара и обычно выражаемого в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).

Ввиду того, что водяной пар хорошо подчиняется газовым законам (Бойля-Мариотта и Гей-Люссака) даже вблизи состояния насыщения, можно считать плотность водяного пара пропорциональной его упругости.

Максимальной влажностью f_m называют массу водяного пара в граммах, насы­щающего 1 м³ воздуха при данной температуре, или соответственно парциальное давле­ние р_m насыщающего пара при данной температуре.

Относительная влажность В измеряется отношением абсолютной влажности f к максимальной f_m и выражается в процентах:

(1) или через парциальные давления: (l ').

Ощущение сухости или сырости воздуха связано не с абсолютной влажностью, а с относительной, т.е. с тем, насколько водяной пар близок к состоянию насыщения.

Влажность воздуха имеет большое значение для жизнедеятельности организма, так как в значительной мере обусловливает скорость испарения влаги с его поверхности. Скорость испарения воды (пота) с поверхности кожи, например, зависит от относитель­ной влажности воздуха. Испарение воды с поверхности альвеол в легких зависит от аб­солютной влажности воздуха, так как из легких выдувается воздух, почти полностью насыщенный паром при температуре примерно 30°С. Количество пара, которым воздух насыщается в легких, очевидно, зависит от абсолютной влажности вдыхаемого воздуха. Нормальным для жизни человека считается атмосферный воздух с относительной влаж­ностью от 40 до 60%.

Влажность воздуха измеряется гигрометрами и психрометрами. Интенсивно раз­виваются дистанционные методы определения влажности воздуха лазерными и радио­метрическими приборами.

Наиболее распространенным прибором для измерения влажности воздуха являет­ся психрометр. В психрометре (с греческого «психрос» – холод) имеется два одинако­вых термометра, укрепленных на общем штативе (рис.1).

Р езервуар правого термометра обернут гигроскопической тканью, конец которой опу­щен в сосуд с водой. Вследствие капиллярности вода поднимается по ткани и, испаряясь на по­верхности шарика, охлаждает его. Показания влажного термометра снижаются по сравнению с сухим. Это снижение зависит от скорости ис­парения воды, которая в первую очередь обу­словлена относительной влажностью окру­жающего воздуха (чем ниже относительная влажность, тем выше скорость испарения). Скорость испарения воды зависит также от скорости движения воздуха около прибора, температуры воды и барометрического давления. Все эти факторы учитываются психрометрической формулой Реньо, пользуясь которой можно определить парциальное давление паров в воздухе, окружающем прибор, или его абсо­лютную влажность:

,

где p_m – упругость насыщающих паров при температуре t₁ влажного термометра; k – психрометрический коэффициент, зависящий от конструкции прибора и очень сильно от скорости движения воздуха; t – температура сухого термометра; Н – барометриче­ское давление.

Выше был описан психрометр Августа, который на метеостанциях помещается в специальной будке. Для него k = 0,0007947 град^-1.

Лучшим прибором, удобным в экспедиционных условиях, является аспирационный психрометр Ассмана (рис.2).

Он состоит из двух никелированных трубок для защиты от нагревания лучистой энергией сухого и смо­ченного термометров, помещенных внутри трубок. Сквозь трубки при помощи особого вентилятора, поме­щенного в верхней части прибора, просасывается с опре­деленной скоростью струя воздуха.