28. 01. 22 г. Ф – 10 Проверила замдир по УВР С. М. Асанаева
Тема урока: «Влажность воздуха»
Цели урока:
- Образовательная: сформировать понятие о влажности воздуха, ознакомить учащихся с методами и способами ее измерения.
- Воспитательная: экологическое воспитание учащихся на примере значения влажности воздуха для техники, сельского хозяйства, быта.
- Развивающая: развить понимание и познавательный интерес учеников средствами создания проблемной ситуации.
Оборудование и материалы: психрометр, стакан с водой, гигрометр водяной, эфир, термометр, дидактический материал, таблицы.
Демонстрации: устройство и применение психрометра и гигрометра.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Методы преподавания: проблемный.
Метод учебы: поисковый.
Домашнее задание: § 70, 71 изучить материал параграфов; стр. 237 задачи №4, 6 решить.
Ход урока:
I ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ
II ПОДГОТОВКА К ИЗУЧЕНИЮ НОВОГО МАТЕРИАЛА (7 мин)
Фронтальная беседа с учащимися.
1. Что такое испарение? (Процесс перехода жидкости в газообразное состояние (парообразование), происходящее с ее свободной поверхности)
2. Назовите основные факторы, определяющие процесс испарения.
а) испарение зависит от площади свободной поверхности жидкости (чем площадь, тем испарение);
б) испарение зависит от рода жидкости (эфир скорее испаряется, чем вода);
в) испарение зависит от температуры жидкости (чем тем скорее происходит процесс испарения);
г) испарение зависит от скорости движения воздушных масс над поверхностью воды ( в ветреную погоду испарение более интенсивное).
3. Как процесс испарения объяснить с точки зрения молекулярно-кинетической теории?
а) испарение зависит от площади свободной поверхности жидкости потому, что чем больше площадь поверхности, тем большее количество молекул находится на ее поверхности;
б) зависимость испарения от температуры объясняется тем, что чем более высокая температура тем большая скорость молекул, а следовательно их энергия. Поэтому самые быстрые молекулы, владея большей энергией, разрывают связь со своими менее быстрыми соседями и переходят из жидкого в газообразное состояние;
в) зависимость от рода вещества – в разных жидкостях взаимодействие между молекулами разное. То вещество испаряется быстрее, сила притяжения между молекулами, которого более мала. Это значит, что в эфире эти силы меньше, чем у воды;
г) для объяснения зависимости испарения от движения воздушных масс над поверхностью жидкости можно ответить так: самые более энергичные молекулы, вырвавшись с поверхности жидкости постепенно уменьшают свою скорость , а значит – энергию. Поэтому те, у кого скорость небольшая, могут опять вернуться в жидкость, что и происходит, если над поверхностью жидкости нет движения воздуха, а если есть, то молекулы жидкости устраняются с потоком воздуха.
4. Каким бывает пар?(Насыщенный и ненасыщенный).
5. Что называется насыщенным паром? (Газ, который находится в термодинамическом равновесии с жидкостью. Ненасыщенный пар – газ, который не находится в т/д равновесии с жидкостью).
6. Какие основные свойства насыщенного пара?
а) Давление насыщенного пара не зависит от объема, который занимает пар;
б) давление насыщенного пара разных веществ не одинаковое;
в) давление насыщенных паров зависит от температуры жидкости.
7. Подчиняется ли насыщенный пар газовым законам? (Нет, газовые законы к насыщенному пару применить невозможно, так как его масса при переходе из одного состояния в другое изменяется).
8. Возможно ли применить уравнение Менделеева-Клапейрона к насыщенному пару?
(Да, в каком-нибудь состоянии к насыщенному пару возможно применять уравнение Менделеева-Клапейрона).
9. Возможно ли применить к ненасыщенному пару газовые законы?(Да, возможно. Например, закон Шарля: если ненасыщенный пар охлаждать, его давление будет уменьшаться. Согласно с законом Шарля, зависимость р от Т будет линейной).
10. Эта зависимость всегда будет линейной?(Нет. При достижении некоторой температуры Т над точкой росы пар становится насыщенным и последующее его охлаждение приводит к его частичной конденсации: на стенках сосудов появляется роса).
11. Что называется точкой росы?(Температура, при которой пар переходит в состояние насыщения).
III ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА С ЗАКРЕПЛЕНИЕМ (23 мин)
- Кто даст объяснение: почему запотевают очки, когда человек входит с мороза в комнату? (Рымкевич А.П. № 556 (618)) (Стекла очков у человека, который вошел с мороза, имеют меньшую температуру, чем в комнате. Значит пар, который есть в комнате при сталкивании с холодным предметом конденсируется: на стенках очков появляется роса).
- Да, ответ верен, в воздухе всегда есть водяной пар. Он образуется с поверхности океанов, морей, озер, водоемов, рек. От количества водяного пара, который находится в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, функционирование многих его органов, жизнь растений, а также сохранение технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусства. Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять ее.
- Как вы считаете, водяной пар, который содержится в воздухе насыщенный?(Ненасыщенный).
- Почему?
- (Если бы он был насыщенный, то поверхность Земли, все что на ней находится была бы покрыта капельками воды и никогда бы не высыхала.)
- А как объяснить, что иногда воздух очень сух?
- (Водяной пар, который находится в воздухе далек от насыщения.)
- Как вы считаете, одинаково ли давление насыщенного водяного пара в воздухе и ненасыщенного?
- (Обычно давление насыщенного водяного пара при данной температуре больше, чем давление ненасыщенного пара).
- Сравнив эти давления, судят о влажности воздуха при данной температуре. Для этой цели введена особенная величина, которая называется относительной влажностью воздуха.
- Запишите в тетради определение.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ:
- Относительной влажностью воздуха φ называют выраженное в процентах отношение давления водяного пара Р, который находится в воздухе, к давлению насыщенного пара Рн при данной температуре:
φ = ·100 %
Испарение воды из водоемов, с предметов, которые содержат влагу, из растений, из открытых слизистых оболочек организма происходит тем быстрее, чем меньше относительная влажность воздуха. Из вышесказанного можно сделать вывод, что для хорошего самочувствия и здоровья необходимо, чтобы относительная влажность была в границах от 40% до 60%. Но в домах и школах в зимние месяцы относительная влажность воздуха часто не превышает 10% или 20%. Такие условия вызывают быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям.
- Как помочь себе в таких условиях?
(В зимний период необходимо увлажнять воздух с помощью специальных устройств).
- Что необходимо сделать для того, чтобы определить влажность воздуха?
(Измерить температуру воздуха и по таблице найти давление насыщенного пара, соответствующего данной температуре. Определить точку росы и по этой же таблице найти давление водяных паров, какие содержатся в воздухе. По формуле определить относительную влажность).
- Для определения точки росы водяных паров, которые содержатся в воздухе, созданы специальные приборы — гигрометры. Наиболее простым из них является гигрометр Ламбрехта. Как видим, основной частью этого прибора является металлический сосуд в форме цилиндра, ось которого занимает горизонтальное положение. Внутрь цилиндра входит трубка, которая присоединяется к какому-нибудь воздуходувному устройству, например, в данном случае, к резиновой груше. Внутрь цилиндра наливают эфир. Продувая через эфир воздух, убыстряют его испарение. Испаряясь, эфир охлаждается и охлаждает цилиндр. Когда температура цилиндра становится равной температуре точки росы, что происходит с его поверхностью? (Ученики отвечают, согласно с наблюдением: его поверхность «запотевает»).
Для измерения температуры внутрь цилиндра вставим термометр. Для того, чтобы момент выпадения росы был заметнее, на цилиндр одевают блестящее кольцо, изолированное от него теплоизоляционной прокладкой.
- Давайте с помощью гигрометра и термометра определим относительную влажность по установленным правилам. Температура воздуха равняется 18°С, а точка росы, которая определена с помощью гигрометра, оказалась 10°С.
- Найдите по розданным вам таблицам, какое значение давления насыщенного пара отвечает данным температурам?
(2070 Па — 18°С
1230 Па — 10°С)
- Определите по формуле относительную влажность:
φ = ·100 %
φ = 59 %
- Относительную влажность можно найти не только путем определения точки росы, но и с помощью другого специального прибора — психрометра. (Демонстрирую прибор).
- Из чего состоит прибор?
(Из двух термометров, закрепленных на пластмассовой панели).
- Чем они отличаются один от другого?
(Резервуар одного из них обмотан тканью, нижняя часть которой опущена в сосуд с дистиллированной водой).
- Что регистрирует сухой термометр?
(Температуру воздуха).
- А влажный?
(Температуру испарения воды).
- При испарении воды ее температура снижается. Чем более сухой воздух (меньшая относительная влажность), тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура.
- Какой вывод можно сделать?
(Разница показателей сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха).
-Зная разницу температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.
IV ОПЕРИРОВАНИЕ НОВЫМИ ЗНАНИЯМИ (13 мин)
- Ребята, давайте рассмотрим несколько задач для закрепления материала.
Задача №1
В 4 м³ воздуха при температуре 16°С находится 40 г водяного пара. Найти относительную влажность.
Дано: Решение:
V=4 м³ φ = ∙ 100 %;
t=16°С ρ = m/V
m= 40 г φ =( m/V∙ 100%) : pн
ρн = 13,6 г/м³ φ = ( ∙100%) :13,6 г/м³
—————— φ = 74 %
φ -?
Ответ: 74 %
Задача №2
Относительная влажность в комнате при температуре 16°С составляет 65%. Как изменится она при понижении температуры на 4 К, если парциальное давление водяного пара остается таким же?
Дано: Решение:
t = 16°С φ1=(р1/рн1)∙100%;
t = 12°С φ2 = (р1/рн2)·100%;
φ1 = 65% р1= (φ1∙рн1) / 100%;
рн1=1,81 кПа Δφ=φ2 – φ1;
рн2=1,40 кПа р1 = (65% · 1,81 г/м³) / 100%;
—————— р1 = 1,18 кПа;
φ2 - ? φ2 =((1,18 кПа ) / 1,40 кПа) ∙ 100%;
Δφ - ? φ2 = 84%;
Δφ = 84% - 65%;
Δφ = 19%.
Ответ: относительная влажность изменилась на 19 %.
Задача №3
Влажный термометр психрометра показывает 10°С, а сухой 14°С. Найти относительную влажность, парциальное давление и плотность водяного пара.
Дано: Решение:
tв = 10°С φ = (р/рн) ∙ 100%;
tс = 14°С р = (φ∙рн)/ 100%;
φ - ? р= (60% ∙ 1,6 кПа) / 100%;
р -? р= 0,96 кПа;
ρ- ? φ определяем по психрометрической таблице: φ= 60%;
ρ = (φ·рн) / 100%;
ρ= (60% · 12,1 г/м³) / 100%;
ρ= 7,26 г/м³.
Ответ: φ= 60%; р= 0,96 кПа; ρ= 7,26 г/м³.
V. Подведение итогов. Оценивание учащихся.
Перед началом урока была проведена беседа с учениками. Ученикам были заданы следующие вопросы:
1. Что такое экология?
2. Какие вы знаете организации, которые занимаются охраной окружающей среды?
3. Имеет ли физика какое-нибудь отношение к экологии? Если имеет, то какое?
4. Какие экологические проблемы нашего района вам известны?
5. Делаете ли вы свой вклад в охрану окружающей среды?