Конспект урока: "Влажность воздуха"

Преподаватель – Матайс Любовь Николаевна

Предмет – Физика

Тема – Влажность воздуха

Продолжительность занятия – 45 минут

Курс – 1.

Образовательное учреждение – Красноярский край. г. Уяр. КГБПОУ СПО

«Уярский сельскохозяйственный техникум»

Квалификация - Тракторист-машинист сельскохозяйственного производства.

Цель занятия: Ввести понятие влажности воздуха как физической величины и ознакомить учащихся с приборами для измерения влажности воздуха; показать практическое применение и влажность данной физической величины.

Задачи занятия:

Образовательные:

• Сформулировать у учащихся представления об абсолютной и относительной влажности воздуха;

• Продемонстрировать различные способы измерения влажности воздуха.

Развивающие:

• Формировать умения анализировать, устанавливать связь между элементами содержания раннее, изученного материала на уроках физики;

• Научить учащихся с помощью психрометра измерять влажность воздуха;

• Побудить интерес к познанию о влажности воздуха;

• Развитие умений выделять цели и способы деятельности.

Воспитательные:

• Вырабатывать наблюдательность, навыки и культуру проведения физического эксперимента учить делать выводы по результатам;

• Воспитывать внимательное отношение к окружающему миру;

• Способствовать развитию самостоятельности, самоуправлению, формированию экологической грамотности.

Основные знания и умения:

• Знать формулы, определения и единицы измерения абсолютной и относительной влажности воздуха, понятие о точке росы и парциальном давлении;

• Уметь пользоваться гигрометром и психрометром, психометрическими таблицами и таблицами плотности насыщенных водяных паров. Уметь решать задачи по определению абсолютной и относительной влажности воздуха;

• Применять теоретические и практические знания о влажности воздуха в жизни.

Тип урока – комбинированный.

Методы обучения:

• Фронтальный опрос;

• Рассказ-беседа;

• Эксперимент;

• Работа с учебником;

• Практические упражнения.

Оснащения занятия: Компьютер, мультимедиа-проектор, доступ к сети интернет, психрометр, конденсационный гигрометр, волосяной гигрометр, справочник с таблицами, карточки-задания.

Ход урока

Список литературы:

1. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский Физика. Москва. Просвещение. 2007г.

2. Ю.А.Сауров Физика в 10 классе. Москва. Просвещение. 2005 г.

3. Г.Н.Степанова. Сборник задач по физике для 9-11 классов. Москва. Просвещение. 2005 г.

4. А.Е.Марон, Е.А. Марон. Дидактические материалы по физике – 11 класс. Москва.Дрофа. 2004 г.

5. Интернет- ресурс: www.festival.1september.ru

4. Изложение нового материала

4.1 Значение влажности.

Медики утверждают, что хорошее самочувствие складывается из многих факторов; атмосферного давления, температуры окружающей среды, магнитного поля Земли, влажности воздуха. Оптимальная для человека влажность лежит в пределах 40-60%.

Наша задача выяснить, что же понимают под влажностью воздуха, как ее можно определить.

С поверхности океанов, морей, рек, водоемов непрерывно и при любой температуре происходит испарение, вследствие чего в кружащем нас воздухе постоянно находится водяной пар. Количество пара, содержащегося в атмосфере, играет очень важную роль для жизни на Земле, в том числе и на самочувствие человека. Влажность воздуха говорит о наличии водяного пара в атмосфере. Чем больше водяного пара будет содержаться в атмосфере при данной температуре, тем больше будет влажность воздуха.

Значение влажности воздуха для живых организмов

При температуре 20-25°С наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с относительной влажностью от 40% до 60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, то происходит усиленное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма. Однако такое потоотделение является значительной нагрузкой для человека.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха также вредна, так как приводит к усиленной потере влаги организмов, что ведет к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность воздуха в помещениях в зимнее время; она составляет 10-20%. При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что может привести к ухудшению самочувствия. Также при низкой влажности воздуха во внешней среде дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, а на поверхности предметов скапливается больше статического заряда. Поэтому в зимнее время в жилых помещениях производят увлажнение с помощью пористых увлажнителей. Хорошими увлажнителями являются растения.

Если относительная влажность высокая, то мы говорим, что воздух влажный и удушливый. Высокая влажность воздуха действует угнетающе, поскольку испарение происходит очень медленно. Концентрация паров воды в воздухе в этом случае высока, вследствие чего молекулы из воздуха возвращаются в жидкость почти так же быстро, как и испаряются. Если пот с тела испаряется медленно, то тело охлаждается очень слабо, и мы чувствуем себя не совсем комфортно. При относительной влажности 100% испарение вообще не может происходить - при таких условиях мокрая одежда или влажная кожа никогда не высохнут.

Из курса биологии вы знаете о разнообразных приспособлениях растений в засушливых местностях. Но растения приспособлены и к высокой влажности воздуха. Так, родина Монстеры - влажный экваториальный лес Монстера при относительной влажности, близкой к 100%, "плачет", она удаляет избытки влаги через отверстия в листьях - гидатоды. В современных зданиях производится кондиционирование воздуха создание и поддержание в закрытых помещениях воздушной среды, наиболее благоприятной для самочувствия людей. При этом автоматически регулируется температура, влажность, состав воздуха.

Исключительное значение для образования заморозка имеет влажность воздуха. Если влажность велика и воздух близок к насыщению парами, то при понижении температуры воздух может стать насыщенным и начнет выпадать роса. Но при конденсации водяных паров выделяется энергия (удельная теплота парообразования при температуре, близкой к 0 °С, равна 2490 кДж/кг), поэтому воздух у поверхности почвы при образовании росы не будет охлаждаться ниже точки росы и вероятность наступления заморозка уменьшится. Вероятность заморозка зависит, во-первых, от быстроты понижения температуры и, во-вторых, от влажности воздуха. Достаточно знать одно из этих данных, чтобы более или менее точно предсказать вероятность заморозка.

Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека:

• Влажность воздуха, существенно влияя на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для здоровья и жизнедеятельности человека.

• При низкой температуре и высокой влажности воздуха повышается теплоотдача и человек подвергается большему охлаждению.

• При высокой температуре и высокой влажности воздуха теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма, особенно при выполнении физической работы. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена. Так, при работе в горячих цехах оптимальное влияние на теплообмен и самочувствие оказывает относительная влажность воздуха 20%.

• Наиболее благоприятной для человека в средних климатических условиях является относительная влажность воздуха 40-60%.

• Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха, увлажнители и др.

• Специалисты в области экологии и здоровья человека считают, что в сыром, плохо вентилируемом помещении очень быстро распространяются различные бактерии. При этом, значительно возрастает опасность возникновения инфекционных заболеваний.

4.2 Определение влажности воздуха и основные характеристики.

Содержание водяного пара в воздухе - его влажность характеризуется рядом величин.

Существует понятие абсолютной влажности воздуха. Абсолютной влажностью  [г/м³] называют плотность водяного пара.

Абсолютная влажность ничего не говорит о том,  какой воздух: сухой или влажный,  насколько водяной пар далёк от насыщения. Для оценки степени влажности вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при определенной температуре близок к насыщению - относительная влажность.

Что называют парциальным давлением? (Находят его по учебнику.)

(Парциальное давление водяного пара — давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали) Работа с таблицей «Давление насыщенного пара».

Влажность воздуха характеризует и точка росы.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Для определения влажности воздуха используют специальные приборы: гигрометр: волосной и конденсационный; психрометр.

4.3 Измерение влажности воздуха по приборам.

Психрометр и психрометрическая таблица

Рассмотрим теперь устройство и принцип действия психрометра – прибора для определения температуры и влажности воздуха

Психрометр Августа имеет два термометра: "сухой" и "влажный". Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду (см. рисунок). Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру воздуха. Измеренные психрометром значения температур можно перевести в значение относительной влажности воздуха по специальной таблице:

Волосяной гигрометр

Действие волосяного гигрометра (от греческого слова hygros — влажный) основано на том, что обезжиренный человеческий волос в условиях больпой влажности удлиняется, а при низкой влажности сокращается. Один из вариантов конструкции прибора показан на рисунке. Волос 1 прикреплен одним концом к раме 2. Свободный конец волоса перекинут через блок 3 со стрелкой 4. К концу волоса прицеплен груз 5, благодаря которому волос натянут и при изменении длины поворачивает блок со стрелкой на некоторый угол. Конец стрелки показывает относительную влажность по шкале 6.

Конденсационный гигрометр

С помощью гигрометра измеряют точку росы – температуру, до которой необходимо охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.

Замечают температуру окружающего воздуха и, записав ее, начинают продувать воздух через эфир, надавливая на грушу. В то же время внимательно следят за полированной поверхностью дна камеры, сравнивая ее с поверхностью кольца.
В момент появления росы (налета) записывают показание термометра, прекращают продувание и замечают температуру исчезновения налета. Средняя из двух отмеченных температур и дает «точку росы». Получив значение «точки росы», ищут в таблице цифру, соответствующую найденной температуре.

Определим относительную влажность воздуха в классной комнате прибором психрометром.

Для этого нам нужны следующие показания:

1. показание сухого термометра,

2. показания влажного термометра,

3. найти разность показаний t = t cух – t влаж,

4. по психрометрической таблице определить относительную влажность воздуха.

t сух = t + tвлаж ; tвлаж = tсух t.

Приложение 1

Фронтальный опрос по карточкам (5 вариантов)

1-й вариант

• Что называется насыщенным паром?

• В коленах U-образной трубки уровни воды разные. Можно ли сказать, что над водой кроме насыщенного пара есть воздух? Почему?

2-й вариант

• Почему давление насыщенного водяного пара не зависит от объема?

• Как можно заставить кипеть воду, охлаждая сосуд, в котором она находится?

3-й вариант

• Почему давление насыщенного пара с ростом температуры увеличивается быстрее, чем давление идеального газа?

• Как будет меняться температура кипения и удельная теплота парообразования воды, если сосуд с водой опустить в глубокую шахту?

4-й вариант

• Почему температура кипения возрастает с увеличением давления?

• Начертите изотерму реального газа, объясните ее.

5-й вариант

• Что называется критической температурой?

• Чему равна плотность пара в пузырях, поднимающихся к поверхности воды, кипящей при атмосферном давлении?

Приложение 2

Разобрать с учащимися следующую задачу.

При температуре воздуха 26 ⁰С влажный термометр психрометра показывает

22 ⁰С. Каково будет его показание при понижении температуры до 16 ⁰С, если относительная влажность не изменилась?

Приложение 3

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

Вариант 1

1. Определите абсолютную и относительную влажность воздуха при t=15 ⁰С, если точка росы равна 10 ⁰С, давление насыщенного водного пара при t=10 ⁰С равна 1,23 кПа, при t=15 ⁰С давление равно 1,71 кПа.

А. 1710 Па, 72%. Б. 1230 Па, 72%. В. 1710 Па, 50%.

2. Относительная влажность воздуха равна 100%. Какое соотношение выполняется для показания сухого термометра Т_с и влажного Т_в?

А. Т_сТ_в. Б. Т_вТ_с. В. Т_с=Т_в.

3. В комнате объемом 150 м³ при t=25 ⁰С содержится 2,07 кг водяных паров. Определите относительную влажность воздуха при температуре 25 ⁰С и

р_нас =23,10^-3 кг/м³.

А. 30%. Б. 60%. В. 50%.

4. В классном помещении при температуре 20 ⁰С наблюдается повышенная влажность воздуха. Понизится или повысится влажность в помещении, если открыть форточку в то время, когда за окном холодно и идет дождь?

А. Повысится. Б. Понизится. В. Не измениться.

5. Почему в теплый сухой день наше самочувствие лучше, чем в теплый сырой день?

А. В связи с пониженной абсолютной влажностью. Б. В связи с повышенной относительной влажность. В. В связи с пониженной относительной влажностью.

Вариант 2

1. Определите абсолютную и относительную влажность воздуха при t= 20 ⁰С, если парциальное давление пара при этой температуре равно 1167 Па, а давление насыщенного пара равно 2333 Па.

А. Абсолютная влажность воздуха равна 2333 Па, относительная- приблизительно 50%. Б. Абсолютная влажность воздуха приблизительно равна 50%, относительная равна 1167 Па. В. Абсолютная влажность воздуха равна 1167 Па, относительная – 50%.

2. Относительная влажность воздуха равна 50%. Какое соотношение выполняется для показаний сухого Т_с и влажного Т_в термометров?

А. Т_с=Т_в. Б. Т_св. В. Т_сТ_в.

3. Что легче: сухой воздух объемом 1 м³ или влажный того же объема?

А. Влажный. Б. Сухой. В. Нельзя дать правильный ответ, так как неизвестна относительная влажность.

4. Как по внешнему виду отличить в бане трубу с горячей водой от трубы с холодной водой?

А. Труба с холодной водой сухая, а с горячей - покрыта влагой. Б. Труба с холодной водой покрыта влагой, а с горячей - сухая. В. Обе трубы влажные, поэтому по внешнему виду отличить нельзя.

5. Для здоровья и хорошего самочувствия человека относительная влажность должна быть равна:

А. 20-30%. Б. 40-60%. В. 60-80%.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«УЯРСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

занятия

«ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА»

Составила преподаватель Матайс Л.Н.

Уяр

2015