Урок физики. Тема: "Влажность воздуха"
план-конспект урока по физике (8 класс)

Конспект урока физики 8 класс.

Тема: «Влажность воздуха»

Учитель Есин Александр Сергеевич.

Цели  урока:  познакомить учащихся  с новыми понятиями - абсолютная и относительная влажность, точка росы;  со способами измерения влажности; познакомить с приборами для измерения влажности воздуха.

Задачи: 

• Сформировать представление об абсолютной и относительной влажности воздуха, точке росы.
• Продемонстрировать способы измерения влажности воздуха при рассмотрении приборов для ее измерения — гигрометра, психрометра.
• Развивать умение анализировать информацию, пользоваться таблицами, справочниками.
• Показать важность понятия влажности воздуха в жизнедеятельности человека.

Тип урока: комбинированный

Оборудование: компьютер и мультимедиа-проектор, презентация к уроку «Влажность воздуха»(в которой будут показаны психрометрическая таблица, таблица зависимости давления и плотности насыщенного пара при различной температуре, изображение гигрометра, психрометр).

План урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

3. Объяснение нового материала.

4. Первичное закрепление изученного материала.

5. Подведение итогов урока.

6. Домашние задание.

Ход урока:

Организационный момент

Актуализация знаний

Самостоятельная работа «Испарение. Кипение».

Парообразование — это...

а) ...нагревание жидкости до ее полного превращения в пар.

б) ...переход жидкости в другое состояние.

в) ...превращение жидкости в пар.

Какая жидкость — духи, вода, подсолнечное масло — испарится быстрее других?

а) Духи. в) Подсолнечное масло.

б) Вода. г) Они испарятся одновременно.

Куски льда равной массы находятся при температуре —10 °С и имеют разную форму: шара, бруска, тонкой пластины. Какому из них потребуется на испарение наименьшее время?

а) Шару. в) Пластине.

б) Бруску. г) Испарение не произойдет.

Испарение — это парообразование которое...

а) ...происходит с поверхности жидкости.

б) ...наступает при нагревании жидкости.

в) ...наблюдается лишь у некоторых жидкостей.

При какой температуре происходит испарение?

а) При определенной для каждой жидкости.

б) Чем меньше плотность жидкости, тем при более низкой.

в) При положительной.

г) При любой.

Какое необходимо условие, чтобы в сосуде установилось динамическое равновесие пара и жидкости? Как называют пар, существующий над жидкостью при динамическом равновесии?

а) Сосуд должен быть открытым; насыщенным паром.

б) Сосуд должен быть закрытым; ненасыщенным паром.

в) Сосуд должен быть закрытым; насыщенным паром.

г) Сосуд должен быть открытым; ненасыщенным паром.

Изучение нового материала

Если есть какой-нибудь предмет, который представляет интерес для всех, то это, вероятно погода. Сегодня мы будем говорить о главном природном значении, которое влияет на многие факторы жизнедеятельности человека. Как вы думаете, что это? (Ребята высказывают варианты) правильно Влажность воздуха, т.к. именно от этой физической величины зависит погода, а также многие физические явления и процессы:

• процесс испарения;
• конденсации;
• теплообмена;
• количество осадков;
• появление узоров на окнах, запотевание окон, появление тумана, росы, инея, количество осадков.

Что же такое ВЛАЖНОСТЬ воздуха?

Начнем наш разговор с того, что из курса географии вам известно, что поверхность Земли покрыта на две трети водой.

С поверхности морей, рек, водоемов самопроизвольно, непрерывно и при любой температуре происходит испарение, вследствие чего в окружающем нас воздухе постоянно находится водяной пар (в среднем в атмосфере содержится 24*10 16 м3 водяного пара). Влажность воздуха говорит о наличии водяного пара в атмосфере. Как вы понимаете, чем больше водяного пара будет содержаться в атмосфере при данной температуре,  тем больше будет влажность воздуха,   тем ближе пар будет к  состоянию насыщения.

Влажность воздуха – это содержание водяного пара в атмосфере.

Как же можно определить влажность воздуха?

При определении содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м3 при данных условиях, т.е. плотность водяного пара, измеряемого в г/м3.

Как определить плотность вещества?

Задача №1. Какова абсолютная влажность воздуха, который при объёме 20 мᵌ содержит  100 г влаги?

Дано:                  Решение.

V = 20 мᵌ        

m = 100г       ρ = m/V

ρ -?                 ρ= 100г/20мᵌ= 5г/мᵌ

                   Ответ: 5 г/мᵌ.

Для суждения о степени влажности важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности .

Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре. φ выражается в процентах.

Относительную влажность можно определить по формуле:

где ρ - плотность водяного пара при данной температуре, ρₒ - плотность насыщенного пара при этой же температуре.

Существуют специальная таблица, в которой для каждого значения температуры и давления приводится значение плотности насыщенного водяного пара. Такая таблица находится в справочных данных задачника, у вас этот справочный материал лежит на столе «Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры» (слайд 6).

Задача №2. Определите относительную влажность воздуха для случая, описанного в первой задаче, если температура воздуха 20ᵒС.

Дано:                  Решение.

ρ=5г/мᵌ

t=20ᵒС             φ = ρ/ρₒ•100%.

ρₒ=17,3г/мᵌ       φ = 5/17,3 ∙ 100%= 28,9%

φ-?                  Ответ: φ = 28,9 %.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре пар, находящийся в воздухе можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начинает конденсироваться в виде росы. Появляется туман, выпадает роса (слайд 8, ).

Температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным в процессе охлаждения, называют точкой росы.

По точке росы с помощью таблицы «Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры» определяют абсолютную влажность ρ. По заданной температуре воздуха можно определить с помощью этих же таблиц плотность насыщенного пара ρ0  при этой температуре, а затем по формуле (1) определяют относительную влажность воздуха.

Важно ли знать влажность воздуха? Какое влияние оказывает влажность воздуха на нас и на окружающую среду?

 От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значения для поддержания температуры тела постоянной.  

  Слайд 16. Благоприятная для человека относительная влажность воздуха 40-60%. Такую влажность поддерживают в производственных помещениях, на борту космического корабля. Относительная влажность воздуха ниже 40 % при нормальной температуре воздуха вредна, т.к. приводит к усиленной потере влаги организмом, что ведёт к обезвоживанию. Особенно низка влажность воздуха в помещениях в зимнее время (10 – 20%). При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, лёгких, что может привести к ухудшению самочувствия. Также при низкой влажности во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности предметов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время производят увлажнение с помощью пористых увлажнителей. Хорошими увлажнителями являются растения.

Если относительная влажность воздуха высокая, то мы  говорим, что воздух влажный удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды, т.к. конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты в атмосферу. И наоборот, испарение сопровождается поглощением теплоты.

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

Хранение произведений искусства, книг, музыкальных инструментов требует поддержания влажности на необходимом уровне.

Относительную влажность можно измерять с помощью ряда приборов, специально созданных для этого. Это гигрометры и психрометры.

Гигрометры (волосной и конденсационный)  

              Действие волосного гигрометра основано на свойстве человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности воздуха и укорачиваться при уменьшении влажности.

С помощью конденсационного гигрометра можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы. Он представляет собой металлическую коробочку 1. Её передняя стенка 2 хорошо отполирована и окружена отполированным кольцом 3. Между стенкой и кольцом расположена теплоизолирующая прокладка 4. К коробочке подсоединена резиновая трубочка с грушей и вставлен термометр .

2.Психрометр 

Состоит из двух термометров. Один термометр показывает температуру воздуха, а другой обмотан тканью, конец которой опущен в воду.

Почему влажный термометр показывает температуру ниже, чем сухой?

(Т.к. вода испаряется, то термометр охлаждается.)

Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивнее идёт испарение, и разность показаний термометров будет меньше. По этой разности температур с помощью специальной таблицы (психрометрическая таблица) и определяют относительную влажность слайд 14.

Работа с таблицей: Определение влажности воздуха в классе  с помощью психрометра.

Закрепление  

В качестве тренировки,

Задача №3. Определите значение относительной влажности для следующих показаний термометров: (на слайде)  

1)tс= 180 С,         tвл = 80С;  

 2)     tс= 260 С; tвл= 250С.

- Ваш прогноз для каждого значения влажности?

(при φ = 20% будет интенсивно идти процесс испарения, воздух очень сухой; при 95% - возможны осадки )

А сейчас подумайте над следующими задачами.

Задача 4. Разность показаний сухого и влажного термометров равна 50С. Относительная влажность воздуха 59%. Чему равны показания сухого и влажного термометра.

(Ответ t c=200C  t вл=150С).

Задача 5. Влажность воздуха равна 65%, а показание сухого термометра равно 10С. Какую температуру показывает влажный термометр?

(Ответ: tвл=70С).

Задача 6.  Температура сухого термометра равна 100С, температура  влажного термометра -80С. Определите относительную влажность воздуха.

(Ответ: 76%)

Подведем итоги:

В воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара.

Плотность водяного пара  в данных условиях называют абсолютной влажностью воздуха

В зависимости от температуры воздух может  удерживать различное количество водяных паров; чем больше температура воздуха, тем больше  водяного пара  требуется воздуху для насыщения.

Степень насыщенности воздуха водяными парами называют относительной влажностью.

Если ненасыщенный воздух охлаждать, то он становится насыщенным при некоторой температуре и начинает конденсироваться – выпадает роса; температура в этом случае называется точкой росы.

Влажность воздуха можно определить с помощью гигрометров и психрометров.

Влажность оказывает большое влияние на процессы происходящие в природе и технике.

VI.  Итог урока: урок завершен, всем огромное спасибо за работу (комментирую оценки за урок).

Домашнее задание:  § 19.