физика
Информатика
Русский язык
Английский язык
Немецкий язык
Французcкий язык
Испанский язык
Физика
Химия
Биология
География
Обществознание
Литература
История
сайты - меню - вход - новости




Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 28 № 2931

В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате на стенке стакана с холодной водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до По результатам этих экспериментов определите относительную влажность воздуха. Для решения задачи воспользуйтесь таблицей. Изменится ли относительная влажность при повышении температуры воздуха в комнате, если конденсация паров воды из воздуха будет начинаться при той же температуре стакана ? Давление и плотность насыщенного водяного пара при различной температуре показано в таблице:

 

7

9

11

12

15

16

19

21

23

25

27

29

40

60

10

11

13

14

17

18

22

25

28

32

36

40

74

200

7,7

8,8

10,0

10,7

12,8

13,6

16,3

18,4

20,6

23,0

25,8

28,7

51,2

130,5

Решение.

№ этапа

Содержание этапа решения

Оценка этапа в баллах

1

Водяной пар в воздухе становится насыщенным при температуре Следовательно, давление р водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре из таблицы 16  Давление насыщенного водяного пара при температуре равно 32 гПа.

1

2

Относительной влажностью воздуха называется отношение:

1

3

Относительная влажность при повышении температуры воздуха в комнате уменьшится, так как давление p водяного пара в воздухе остаётся практически неизменным, а давление насыщенного водяного пара при повышении температуры воздуха увеличивается.

1

Максимальный балл

3

Спрятать решение · ·
Лена Игнатьева 10.05.2016 21:48

В пункте 3 сказано, что давление водяного пара остается неизменным при повышении температуры. Как это согласуется с теорией о том, что давление пара подчиняется уравнениям МКТ для газов: p=nkT.

Антон

Если при повышении температуры атмосферное давление и состав воздухе не изменяются, то и давление паров остаётся постоянным. Тогда из урав­не­ни­я МКТ можно сделать вывод, что концентрация паров уменьшается.

Если же считать постоянным концентрацию, то давление паров увеличивается с ростом температуры, но это изменение давления мало по сравнению с ростом давления насыщенных паров. Так если пары имеют при температуре 14 °С давление 16 гПа, то при температуре 25 °С их давление будет 16,6 гПа, при температуре 60 °С — 18,6 гПа, в то время как давление насыщенных паров при 25 °С — 32 гПа, при 60 °С — 200 гПа.

В реальности при повышении температуры воздуха меняется и давление, и концентрация паров. Но эти изменения малы по сравнению с изменением давления насыщенных паров, оно меняется существенно не линейно.

Лена Игнатьева 11.05.2016 22:37

Антон, вот и надо писать в решении, что при повышении температуры давление пара меняется в значительно меньшей степени, чем давление насыщенного пара, поэтому относительная влажность уменьшится. Это правильно, согласно МКТ теории.

А говорить, что давление пара не изменяется с повышением температуры - это противоречие законам МКТ.

Антон

Герметичных комнат не бывает, иначе бы в задаче говорилось о барокамере, значит можно считать, что давление остаётся постоянным. Если состав воздуха не меняется при перемене температуры, то в полном соответствии с уравнением МКТ давление пара не изменяется.

Полное давление воздуха складывается из парциальных давлений составляющих: Пусть — доля i-й фракции воздуха: тогда Если состав воздуха и давление не меняются, то и парциальные давления постоянны.

При нагревании уменьшается концентрация воздуха и его составляющих

Лена Игнатьева 13.05.2016 07:42

Антон, хочется изменить конец Вашей фразы: "Если со­став воз­ду­ха не ме­ня­ет­ся при пе­ре­ме­не тем­пе­ра­ту­ры, то в пол­ном со­от­вет­ствии с урав­не­ни­ем МКТ дав­ле­ние пара не из­ме­ня­ет­ся".

Если со­став воз­ду­ха не ме­ня­ет­ся при пе­ре­ме­не тем­пе­ра­ту­ры, то в пол­ном со­от­вет­ствии с урав­не­ни­ем МКТ дав­ле­ние пара будет из­ме­ня­ться прямо пропорционально изменению температуры. С ростом температуры увеличивается кинетическая энергия молекул воздуха и пара, в результате чего, они будут производить более сильное давление.

В приведенных Вами формулах Вы делаете выводы на основании того, что заранее положили р неизменным, а с какой стати?

Антон

Изменение температуры в комнате не меняет атмосферное давление.

Лена Игнатьева 14.05.2016 09:56

Вот в этом Вы абсолютно правы, Антон. Какие бы изменения не происходили в комнате, это никак не влияет на атмосферное давление (гениальное утверждение).

Может все-таки вернемся в комнату и к проблеме давления пара в комнате? Только представьте (постараюсь поподробнее "разложить по полочкам"): объем V комнаты неизменен, число молекул пара в комнате также неизменно, поскольку в комнате нет резервуаров с водой и молекулам пара неоткуда испаряться. Утечкой из комнаты в атмосферу в данной задаче следует пренебречь, иначе она сильно усложнится. Следовательно концентрация n молекул воды в комнате остается неизменной. А вот температура Т может изменяться, например, в комнате можно прибавить/убавить отопление. включить/отключить электроприборы. На что же повлияет изменение температуры, если в формуле связаны только три величины: p=nkT? Если при этом давление не изменится, то надо пересматривать законы физики и подгонять их под Вашу теорию.

Я понимаю, что не Вы составляли эту задачу, и подобные ей в других вариантах. И к задаче было приложено готовое решение... Понимаю. что Вам не хочется что-то менять, потому что корректное решение потребует привлечения формул и числовых расчетов.

Но если вы вдумчивый физик и наука для Вас превыше всего, то сделайте что-нибудь. чтобы не снижать уровень преподавания в нашей стране, который год от года падает все ниже

Антон

Число молекул воздуха в комнате не постоянно. При нагревании часть воздуха из комнаты уходит. При этом

Если бы речь шла о барокамере, то там число молекул сохраняется, при нагревании увеличивается давление

Дмитрий 09.01.2017 20:32

Я бы еще добавил к решению, что если в негерметичной комнате возникает перепад между внешним и внутренним давлением, то выравнивание давления происходит со скоростью звука, то есть, достаточно быстро. Нагревание же будет происходить явно медленнее, так что в каждый момент времени можно считать, что давление внутри равно давлению снаружи.

 

Ну а поскольку количество воздуха снаружи много больше количества воздуха внутри, то фактически внутреннее давление просто будет подстраиваться под наружное.