Қаныққан және қанықпаған бу, ауа ылғалдығы, қайнау, Фазалық диаграммалар, үштік нүкте, заттың критикалық күйі. Физика, 10 сынып, дидактикалық материал.

Зертханалық жұмыс

Тақырыбы: «Ауа ылғалдығын өлшеу»

Мақсат: гигрометр және психрометр қолдануға негізделген салыстырмалы ылғалдықты анықтау әдісін үйрену;

Құралдар: гигрометр, психрометр

Теория.

Жердің атмосферасында су буы әрқашан бар. Ауадағы олардың шамасы абсолютті және салыстырмалы ылғалдылықпен сипатталады.

Ауаның абсолютті ылғалдығы _а – деп белгілі температурада ауадағы су буының тығыздығы аталады

, .

Ауаның салыстырмалы ылғалдығы   көрсетілген температура кезінде қаныққан су буларының тығыздығынан абсолютті ылғалдылықтың қанша пайызы екендігін көрсетеді:

,  .,

мында ρ₀- берілген температурада қаныққан су буларының тығыздығын анықтайды және «Қаныққан су буының қысымы және оның әр түрлі температурада тығыздығы» кестесінен алынады. Осылайша салыстырмалы ылғалдылық ауаның су буларына қаныққан дәрежесін сипаттайды.

Тұрғын үй-жайлар үшін салыстырмалы ылғалдылығы 40-60% қалыпты ылғалдылық болып саналады. Ауа ылғалдылығы тек салыстырмалы ылғалдылықпен ғана бағалануы мүмкін, себебі белгілі бір ауа температурасында бірдей абсолютті ылғалдылықта ауа құрғақ немесе дымқыл болуы мүмкін.

Шық нүктесін анықтау

Салқындатылған ауа қаныққан су буына айналу температурасы шық нүктесі Т _р деп аталады

Шық нүктесінде ауаның абсолютті ылғалдылығы қаныққан будың тығыздығына тең болады

ρ₀= ρ_a

Шық нүктесін анықтау кезінде «Әртүрлі температурада қаныққан су буларының қысымы мен тығыздығы» кесте пайдаланылады және абсолютті ылғалдылық мәні ρ_a

Тығыздық бағанында берілген абсолютті ылғалдықа ρ_a ең жақын мәнді таңдайды және температураның бағанына сәйкестіндіреді, нәтиже - шық нүктесі Т_р болады.

Мысалы:

Ауаның абсолютті ылғалдығы: 

Тығыздық бағанында ρ_a ең жақын мәнді таңдаймыз - болады. Температура бағанымен сәкестендірсе Т - 13⁰С осы шық нүктесі болады.

Т_р=13⁰С

Ылғалдықты анықтауға гигрометрді қолданады.

Конденсация гигрометрі.  Ол стендте орнатылған жалтырақ тегіс беткі қабаты бар металл дөңгелек қораптан тұрады. Қораптың жоғарғы жағында екі тесік бар. Олардың біреуі арқылы қорапқа эфир құйып, термометрді салады, екіншісі резеңке сорғыға қосылады. Конденсация гигрометрінің әрекеті шық нүктесін анықтауға негізделген.

   Эфирден ауаны сорғымен үрлейді, осы кезде эфир тез буланады және қорабты салқындатады. Жылу тасымалының арқасында қораптың бетіне жақын орналасқан су буының қабаты да салқындайды.

Белгілі бір температурада бұл су буы тығыздана бастайды, қораптың жылтыратылған бетінде су тамшылары пайда болады.

Бұл температура термометрмен анықталады, бұл шық нүктесі болады

Психрометр немесе Август психрометрі (суретті қараңыз) екі термометрден тұрады: құрғақ және ылғалды.

Ылғалдандырылған термометрдің резервуары матамен оралған, оның соңы суы бар ыдысқа түсірлген. Матадан буланған су термометрден жылу алады, демек, ылғалданған термометрдің көрсеткіші құрғақ термометрге қарағанда төмен болады.

Құрғақ термометрдің көрсеткен температурасы және құрғақ және ылғалданған термометрлердің температураларының айырымына сәйкес, ауа салыстырмалы ылғалдылығы психометриялық кесте арқылы анықталады.

Жұмыс барысы

1- тапсырма.  Гигрометр көмегімен салыстырмалы ылғалдығымен анықтау.

• Гигрометр құрамасын анықтау.
• Кабинеттің әрбір жерінде құралмен өлшеулерді жүргізу
• Гигрометр резервуарындағы термометрмен шық тамшылары пайда болған температураларды өлшеп жазыңдар.
• Өлшеулермен есептеулерге арналған кестені сызыңдар:

• «Қаныққан будың қысымдары» кестесінен ауаның салыстырмалы ылғалдығын φ анықтаңдар
• Өлшеулермен есептеулердің нәтижесін кестеге жазыңдар.
• Кабинеттегі ауа ылғалдығы туралы қортынды жазыңдар

  2- тапсырма. Ауаның ылғалдығын психрометрдің көмегімен өлшеу.

• Өлшеу нәтижелеріне кесте сызыңдар:

• Психрометрдің құрамасын қараңдар.
• Кабинеттің бірнеше жерінен психрометрмен ауа ылғалдығын анықтаңдар
• Құрғақ термометрмен сыныптағы ауаның температурасын t_құрғақ өлшеңдер.
• Резервуары матамен оралған ылғалды термометрдің температурасын t_ылғал өлеңдер, кестеге жазыңдар.
• Екі термометрлердің көрсетулерінің айырымын Δt = t_құрғақ - t_ылғал есептеңдер.
• Психрометриялық кестеден ауаның салыстырмалы ылғалдығын φ анықтаңдар
• Өлшеулердің және есептеулердің нәтижелерін кестеге жазыңдар.
• Кабинеттегі ауа ылғалдығы туралы қортынды жасаңдар.
• Бақылау сұрақтарға жауап беріңдер.

Бақылау сұрақтары.

• Неге ыстық күннен кейін таңертең шық көп түседі?
• Егер 20⁰С температурадағы салыстырмалы ылғалдық 58% тең. Қандай температурада шық түседі?
• Эфир арқылы ауаны үрлеген кезде неге гигрометр камерасының қабырғасының жылтыратылған бетінде шық пайда болады? Қай мезетте шық пайда болады?
• «Ылғалды» термометрдің көрсеткіші неге «құрғақ» термометрдің көрсеткішінен кем болады?
• «Ылғалды» және «құрғақ» термометрлердің көрсеткіштері тең болуы мүмкін бе?
• Қандай жағдайда термометрлердің температуралар айырымы ең үлкен болады?
• «Ылғалды» термометрдің көрсеткіші «құрғақ» термометрдің көрсеткішінен үлкен болуы мүмкін бе?
• Психрометрдің «ылғалды» және «құрғақ» термометрлері бірдей температура көрсетсе ауаның ылғалдығы қандай?
• Ауаның 293 К температурадағы салыстырмалы ылғалдығы 44 % болды. Психрометрдің ылғалды термометрі қандай температура көрсетеді?
• Көлемі 150 м³ бөлмеде температурасы 300 К ауада массасы 2,07 кг су буы бар. Салыстырмалы және абсолютті ылғалдықты анықтаңдар.

Қосымша

Әртурлі температурадағы қаныққан будың қысымы және тығыздығы.

  Ауаның салыстырмалы ылғалдылығын табу үшін шық нүктесінің температурасында қаныққан будың қысымын қоршаған ортаның ауа температурасындағы қаныққан бу қысымына бөліп, 100% -ға көбейту қажет.

Психрометриялық кесте.