Относительная влажность воздуха
Для классов разного профиля, разумеется, подбираем задачи различных уровней сложности. В гуманитарном и не очень сильном общеобразовательном классе ограничиваемся простыми задачами на применение основных (трех рассмотренных) формул и основных формул с использованием уравнения Клапейрона-Менделеева или газовых законов, не сложнее, чем, например, такая: «В комнате объемом 15 м3 с абсолютно сухим воздухом испарилось из стакана 200 г воды. Какой стала относительная влажность воздуха?» В медико-биологических классах задачи берем посложнее, типа такой: «В закрытой комнате с площадью пола 6 м2 и высотой потолка 3 м относительная влажность воздуха составляла 20 %. Какую массу воды надо дополнительно испарить в этой комнате, чтобы влажность достигла 70 %? Какова максимальная масса воды, которая может дополнительно испариться в комнате?»
Изучая влажность воздуха, мы подразумеваем содержание в воздухе только водяных паров. А ведь в воздухе могут быть и другие пары. Более того, они тоже могут быть и ненасыщенными, и насыщенными, и при определенных условиях могут конденсироваться. Например, имеет право на существование понятие относительная спиртовая влажность.
Помню, как-то раз, 3 мая, т.е. в третий день майских праздников, ехал я в гости к своему институтскому приятелю на троллейбусе. Пассажиров было немного (но все сидячие места были заняты), желающих входить и выходить не было, и троллейбус долгое время ехал мимо остановок, лишь чуть-чуть притормаживая. На улице было прохладно, все форточки и люки в салоне были закрыты. Народ мерно, но с большой амплитудой, покачивался на сиденьях. Казалось, что все смотрят куда-то «в бесконечность». Постепенно оконные стекла запотели. И когда троллейбус резко повернул, меня сильно качнуло к окну и… О боже! От запотевшего стекла исходил устойчивый, но . приятный аромат спирта…
Естественно, я не преминул рассказать об увиденном, вернее, об «унюханном», своим знакомым и ученикам. А потом этот сюжет нашел отражение и в задаче для десятиклассников, которая вошла в наш задачник, составленный для медико-биологических классов:
«В праздничный вечер в воздухе, выдыхаемом людьми, содержатся пары спирта. В такой вечер в троллейбусе, на большом перегоне между остановками, масса паров спирта в воздухе достигла 800 г. Температура воздуха в салоне троллейбуса 20 °С, а оконных стекол - всего 5 °С. Объем воздуха в салоне 22 м3. Будет ли конденсироваться спирт на стеклах? Какова относительная спиртовая влажность воздуха в салоне троллейбуса? Давление насыщенных паров спирта при 20 °С составляет 5,90 кПа, при 5 °С - 2,30 кПа».
Задача не только веселая, но и комплексная, т.к. подразумевает знание и основной формулы для определения относительной влажности, и уравнения Клапейрона-Менделеева, и понятия точки росы, т.е. насыщения пара вследствие охлаждения, поэтому рассмотрим ее решение.
Сразу уясним, что давление воздуха в салоне троллейбуса во всех точках одинаково. Причем не только всего воздуха, но и его составляющих (парциальное давление кислорода, азота, паров спирта и т.д.). И это несмотря на то, что воздух в салоне может иметь разную температуру: вблизи оконных стекол он холодный (будем считать, что 5 °С), а вдали от них - теплый (20 °С).
Рассчитаем парциальное давление паров спирта в салоне, используя уравнение Клапейрона-Менделеева. Для этого, правда, придется принять, что все пары и газы идеальны, следовательно, 
где Т - абсолютная температура. Если температура 293 К, т.е. 20 °С, то под m следует понимать массу той части паров спирта, которая имеет именно указанную температуру. Но поскольку масса холодных паров, т.е. находящихся в непосредственной близости от стекол, очень мала, то под m будем понимать массу (0,8 кг) всех паров спирта. По этой же причине объем воздуха будем считать равным 22 м3, т.е. это весь свободный объем салона троллейбуса. Зная, что молярная масса этилового спирта (С2Н5ОН) равна 0,046 кг/моль, а универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(К Ч моль), произведем расчет: 
Рассчитаем относительную спиртовую влажность теплого воздуха в троллейбусе. В качестве давления насыщенных паров возьмем значение при 20 °С, которое составляет 5,90 103 Па. Итак: 
Рассчитаем относительную спиртовую влажность холодного воздуха возле оконных стекол. В качестве давления насыщенных паров возьмем значение давления при 5 °С, которое составляет 2,30 103 Па.
Итак:
т.е. 83 %. Так как это значение меньше 100 %, то видно, что даже холодные пары спирта, возле стекол, еще не являются насыщенными, и спирт конденсироваться не будет. Но надо заметить, что если бы парциальное давление p паров спирта было бы побольше, то конденсация могла бы и начаться. А для увеличения этого давления необходимо увеличение массы паров спирта в воздухе.
Немного больше о технологиях >>>
Методология науки
«Эксперимент не может подтвердить теорию,он
может лишь опровергнуть ее».
А.Эйнштейн
Во все времена задача науки была неизменна -
изучение мироздания с целью выявления существующих закономерностей, что само по
себе уже предполагает существование таких закономерностей и поз ...
Особенности советской и американской науки
Что
мы имели?
Сейчас
много пишется о разрушении советской науки, о тяжелом положении, в котором
оказались ученые и научные сотрудники бывшего СССР. И это действительно так.
Чтобы разобраться в этом, рассмотрим хотя бы схематически организацию советской
науки.
Одной
из к ...
