Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Порядок выполнения работы. Вопросы, знание которых обязательно для допуска




Вопросы, знание которых обязательно для допуска

К выполнению работы

1. В каких агрегатных состояниях может существовать вещество?

2. Что такое фазовые переходы и чем они определяются?

3. Какой пар называется насыщенным (ненасыщенным)? Каковы свойства насыщенных паров?

4. Что называется точкой росы?

5. Что называется относительной и абсолютной влажностью воз­духа?

6. Как изменяется относительная и абсолютная влажность при нагревании воздуха? При его охлаждении? При выделении росы?

7. Какие способы определения влажности воздуха вам известны?

В в е д е н и е

Атмосферный воздух всегда содержит водяные пары, образую­щиеся при непрерывном испарении воды со всех водоемов, с растительного покрова и при выдыхании.

Пары могут быть насыщенными и ненасыщенными. Пар становит­ся насыщенным, когда достигается термодинамическое равновесие пара с жидкостью (или твердым телом) того же химического соста­ва. Например, такое равновесие двух фаз одного и того же вещест­ва можно осуществить, поместив некоторое количество жидкости в герметически закрытый сосуд.

Равновесие жидкости и пара наступает тогда, когда число молекул, покидающих жидкость, будет равно числу молекул, пере­ходящих за тот же промежуток времени из пара в жидкость. Оче­видно, что плотность и давление ненасыщенных паров при данной температуре всегда меньше соответствующих величин для насыщенного пара.

На рис. 1 приведено семейство экспериментальных изотерм для реального газа. Любая из изотерм, лежащая ниже изотермы при Т = Тк, является кривой не­пре­рыв­ного пе­рехода вещества из газо­образного состояния в жидкое. Участок СД такой изотермы соот­ветствует ненасыщенному пару. Из графика видно, что ненасыщен­ный пар с достаточной точностью подчиняется закону Бойля-Мариотта. Участок ВС изотермы соот­ветствует насыщенному пару, на­хо­дящемуся в равновесии с жидкостью. При изменении объема V давление насыщенного пара остается постоянным: уменьшение объема приводит к частичному превращению паров в жидкость. Точка В соответствует полному превращению насыщенного пара в жидкость, а участок АВ изотермы характеризует вещество в жид­кой фазе. При переходе к более высоким температурам горизон­тальные участки изотермы сокращаются, стягиваясь в точку при критической температуре Тк. Это значит, что объемы, а следовательно, и плотности жидкости и пара с повышением температуры сближаются между собой, пока не совпадут в критической точке. В критической точке исчезает всякое различие между жидкостью и паром.



На рис. 2 показана зависимость плотности жидкости (кривая АА') и плотности находящегося в равновесии с ней насыщенного пара (кривая ВA') от температуры.

Кривые АА' в BB' сходятся при Тк. При критической температуре становятся равными нулю теплота парообразования и коэффициент поверхностного натяжения. Давление насыщенного пара увеличивается с повышением темпе­ратуры, однако не может быть больше крити­ческого (Рк) (рис. 1). Зависимость давления насыщенного пара от температуры дана на рис. 3. Кривая за­канчивается в критической точке, так как при температурах вы­ше критической понятие насыщенного пара теряет смысл.

Количество водяного пара в воздухе зависит от разных факторов (географического расположения дан­­ного места, времени года, времени дня и т.п.). Слишком сухой, как и слишком влажный воздух, неблагоприятен для жизни людей и животных. Прогноз погоды невозможен без знания влажности. Для количественной характеристики влажности воздуха введены специальные величины:

I. Абсолютная влажность воздуха (обозначается часто через r) - масса водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха. В зави­симости от условий абсолютная влажность воздуха может прини­мать разнообразные значения от 0 до rН, где rН - абсолютная влажность воздуха, насыщенного при данной температуре водяным паром. В метеорологии абсолютную влажность характеризуют парциальным давлением Р водяного пара, содержащегося в воздухе, выраженным в паскалях (Па).

Масса водяного пара, насыщающего 1 м3 воздуха (rН), и соответствующее парциальное давление при некоторых температу­рах приведены в таблице 1.

Таблица 1

t, °С rН, г/м3 РН, Па t, °С rН, г/м3 РН, Па
-30 0,33 37,4 15,4
-15 1,38 16,3
- 4 3,51 17,3
4,84 18,3
6,84 19,4
9,4 20,6
18,8 21,8
13,6 23,0
14,5 30,3

2. Относительная влажность воздуха (обозначается часто через r) измеряется отношением абсолютной влажности (r) к абсолютной влажности насыщенного при данной температуре водя­ным паром (rН) и выражается в процентах:

. (1)

Относительную влажность воздуха можно выразить и через парциальные давления (упругость):

, (2)

где РН - парциальное давление насыщенного пара, Р - парциаль­ное давление водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре.

Из уравнений (1) и (2) видно, что относительная влажность воздуха является той величиной, которая дает представление о степени насыщения воздуха водяным паром. Если, например, гово­рят, что относительная влажность воздуха составляет 55%, то это значит, что в данных условиях в воздухе содержится 55% то­го количества водяного пара, которое необходимо для его насы­щения при данной температуре.

Гигиеническое значение влажности воздуха заключается в основном в ее влиянии на теплообмен организма человека с окру­жающей средой. Влажный воздух обладает повышенной теплопровод­ностью, поэтому при низкой температуре (ниже +10°С) он спо­собствует интенсивной теплоотдаче организма, вызывает ощущение холода и часто способствует возникновению простудных заболеваний. Наоборот, при повышенной температуре влажный воздух за­трудняет теплоотдачу организма, так как наличие в воздухе водяного пара препятствует испарению пота с поверхности тела (при испарении 1 г пота организм человека теряет около 2430 Дж). В теплом влажном воздухе пот, хотя и выделяется в значительных количествах, но в отсутствие движения воздуха с поверхности тела испаряется плохо. Поэтому в теплом неподвижном влажном воздухе легко наступает перегрев организма, наблюдается плохое самочувствие, ощущение духоты, изнеможения.

Сухой воздух переносится человеком значительно лучше сы­рого, и лишь при крайних степенях сухости наблюдается чрезмер­ное высыхание кожи и слизистых оболочек рта, носа и дыхатель­ных путей.

При температуре воздуха от 15 до 25% С изменения относи­тельной влажности воздуха в пределах от 30 до 60% не оказывают заметного влияния на теплообмен между внешней средой и ор­ганизмом человека, поэтому эти показатели принимаются как ги­гиеническая норма влажности воздуха для помещений с нормируе­мой температурой.

При температуре воздуха, превышающей 25°С, благотворное влияние на теплообмен организма человека оказывает относитель­ная влажность воздуха порядка 20%, так как при этой влажности воздуха создаются необходимые условия для интенсивного испа­рения пота.

Приборы, которыми пользуются для определения влажности воздуха, - гигрометры и психрометры - бывают разнообразных типов. Большое разнообразие приборов объясняется тем, что для определения влажности воздуха разработано несколько методов, по существу отличных друг от друга. В работе будут рассмотре­ны следующие изних: а) метод точки росы, б) психрометрический метод, в) метод волосного гигрометра.

I. Метод точки росы

Если охлаждать воздух, сохраняя его давление постоянным, то в этих условиях парциальное давление водяного пара, со­держащегося в воздухе (r), не будет меняться. Зато относи­тельная влажность воздуха r, равная r/rH×100%, будет возрас­тать, так как парциальное давление насыщенного пара РН очень быстро уменьшается с понижением температуры. При некотором значении температуры, которую мы обозначим через tP, водяной пар, находящийся в воздухе, станет насыщенным, и его относи­тельная влажность достигнет 100%. В этих условиях Р пара, со­держащегося в воздухе, будет равно парциальному давлению во­дяного пара РP, насыщенного при температуре tP:

P = PP.

При дальнейшем охлаждении воздуха будет наблюдаться кон­денсация водяного пара, который в виде мелких капель росы бу­дет осаждаться на поверхности окружающих тел.

Температура tP, при которой наблюдается появление пер­вых признаков росы, называется точкой росы. Воздух, охлажден­ный до точки росы, содержит водяной пар, находящийся в состоянии насыщения.

Если вначале, до охлаждения, температура атмосферного воз­духа была равна t, а при его охлаждении точка росы оказалась равной tp, то из таблицы зависимости парциального давления (упругости) насыщенного водяного пара от температуры (таблица 1) можно найти:

а) парциальное давление РP водяного пара, насыщенного при температуре точки росы, равное, как было указано, парциаль­ному давлению водяного пара, содержащегося в атмосферном воз­духе;

б) парциальное давление (РН) водяного пара, насыщенного при температуре атмосферного воздуха t (до его охлаждения).

На основании этих данных можно определить относительную влажность атмосферного воздуха при температуре t, которая будет равна:

. (3)

Среди различных приборов, предназначенных для определения влажности воздуха методом точки росы, особенно простым явля­ется конденсационный гигрометр Ламбрехта, применяемый в дан­ной лабораторной работе. Гигрометр (рис. 4) представляет собой металлический сосуд А, одна из стенок которого отполирована. Чтобы сделать появление росы более заметным, сосуд А окружен неохлаждаемым полированным кольцом В. В сосуд А наливается эфир и продувается воздух. Продувание воздуха усиливает испарение эфира, что приводит к понижению его температуры. При неко­торой температуре полированная стенка сосуда А начнет покрываться матовым налетом мельчайших капелек влаги, что означает, что пары во­ды, находящиеся в воздухе вблизи сосуда, становятся насыщен­ными и частично конденсируются на стенках гигрометра. Темпера­тура появления налета является точкой росы. Taк как точно уловить появление росы и ее исчезновение (после прекращения продувания воздуха) довольно сложно, то за точку росы прини­мают среднюю из этих двух температур. Найдя среднее из полученных значений точек росы, берут из таблицы величину РР во­дяных паров, насыщающих пространство при этой температуре, получая, таким образом, величину абсолютной влажности воздуха r. Чтобы найти величину относительной влажности, определяют температуру комнаты t при помощи термометра, находящегося вблизи гигрометра, и находят по таблице 1 величину РН водя­ных паров, насыщающих пространство при этой температуре. От­носительная влажность получается как отношениеэтих двух ве­личин.

Порядок выполнения работы

1. Протереть мягкой тряпочкой поверхность коробки гигро­метра.

2. Налить внутрь коробкичерез воронку эфир так, чтобы он покрывал шарик термометра (следует иметь в виду, что эфир огнеопасен, поэтому недопустимо держать открытое пламя около прибора).

3. Медленно продуть воздух через эфир при помощи резино­вой груши, наблюдая температуру t1, при которой поверхность начинает запотевать (появляется роса).

4. Прекратить продувание воздуха и заметить температуру, при которой роса полностью исчезает (t2). Такого рода наблю­дения произвести не менее 5 раз, стараясь возможно точнее от­метить температуры появления и исчезновения росы. За точку росы принять среднюю температуру tср = (t1+t2)/2. (При работе вдвоем один должен следить за появлением и исчезновением росы, другой - наблюдать за показаниями термометра).

5. Определить температуру воздуха в комнате – t3 при помощи другого термометра.

6. Определить по таблице значения парциальных давлений Рр и РН водяных паров, насыщающих пространство при температу­ре точки росы и при комнатной температуре.

7. Вычислить относительную влажность воздуха. Результа­ты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п t1, oС t2, oС tср, oС Dtср, oС t3, oС Dt3, oС РP, Па DPP, Па r, %
                 
                 
                 
                 
                 
Среднее значение                  

Относительная погрешность в определении r при помощи гигрометра Ламбрехта выражается формулой

, (4)

где DPP и DPH - абсолютные погрешности в определении парциаль­ных давлений насыщенных паров воды при точке росы и при комнатной температуре.

Чтобы вычислить (DPP и DPH), надо найти tср и t3. Затем по таблице 1 опpeдeлить, насколько изменится РP(ср) и РН (ср), если от температуры tcp и t3 перейти к температурам tcp + Dtср и t3 +Dt3. Найденные таким образом величины DРр и DРн под­ставляются в формулу (4) для определения Еr.





Читайте также:





Читайте также:
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас...

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.009 сек.)