Методические указания к лабораторным работам "Определение коэффициента вязкости жидкости", "Определение молярной массы воздуха", "Определение удельной теплоёмкости металлов методом охлаждения", "Измерение относительной влажности воздуха", страница 9

17. Каким образом определяется температура образца в данной работе?

18. Используется ли в теоретической части данной работы закон сохранения энергии? Если да, то каким образом?

19. С какой целью исследуемый и эталонный образцы изготавливаются одинаковой формы? Поясните с помощью математических преобразований соответствующих формул.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Савельев И.В. Курс общей физики, т. 1. М.: Наука, 1987, - 423 с.

2.  Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 с.

3.  Савельев И.В. Курс общей физики. т. 3. - М.: Наука, 1987. - 318 с.

4.  Туровский А.А., Бартенев Г.М./ ЖТФ. -1940. -Т.10, вып. 6.- С. 514 - 524.

5.  Физический практикум. Механика и молекулярная физика / Под ред. В.И.Ивероновой. - М.: Наука. - 1967.

6.  Новые задачи практикума по молекулярной физике / Под ред. А.Н. Матвеева и Д.Ф. Киселева. - Изд. МГУ. - 1983. С. 35-45.

7.  Телеснин Р.В. Молекулярная физика. - М.: Высш. школа.- 1973.- 360 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ  №3

Зависимость температуры эталонного образца от времени

 после выведения его из печи.

Время, сек	Температура, °С	Время, сек	Температура, °С
0	241	161	181
11	233	178	176
20	231	195	170
33	226	214	166
44	221	256	156
57	216	278	151
70	211	300	146
84	206	320	141
98	201	349	136
114	195	373	133
128	191	656	92
144	186	920	68

РАБОТА №82

ИЗМЕРЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Цель работы. Ознакомление с величинами, характеризующими содержание водяного пара в воздухе. Овладение методикой измерения относительной влажности воздуха.

Приборы и принадлежности: психрометр, пипетка.

Введение

Влага оказывает существенное влияние на многие процессы, происходящие на Земле, поскольку она, являясь одним из основных компонентов окружающего нас мира, входит в состав биосферы, разнообразных материалов и т. д. Характер и скорость протекания различных процессов в твёрдых, жидких и газообразных веществах зачастую определяется наличием в них влаги; с разнообразием форм проявления её влияния связан широкий диапазон задач и технических требований к средствам измерения влажности в различных средах. В данной работе измеряется влажность газообразной среды - воздуха. Подобную задачу приходится решать при метеорологическом прогнозировании погоды, конструировании устройств кондиционирования воздуха, создания вентиляционных, сушильных и холодильных установок для хранения и перевозки скоропортящихся грузов. В жилых и производственных помещениях определённое значение влажности воздуха - одно из условий нормального самочувствия человека; в музеях и библиотеках - условие оптимального хранения экспонатов и книг; в цехах и складских помещениях - залог нормального протекания биохимических реакций, предотвращения коррозии и т. д.

Незагрязнённый влажный воздух является смесью азота, кислорода, углекислого и других газов, входящих в состав сухого воздуха, с водяным паром. Поведение сухого воздуха, который в первом приближении можно считать идеальным газом, хорошо описывается законом Дальтона и уравнением Клапейрона - Менделеева.

Согласно закону Дальтона давление смеси химически невзаимодействующих газов равно сумме их парциальных давлений:

p = ,                                                  (1)

33

где p - общее давление газовой смеси, а p_i - парциальное давление i- го газа, входящего в состав смеси (парциальным называется давление, которое имел бы этот газ, если бы один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре).

Уравнение Клапейрона-Менделеева запишем в виде

p_i V =RT,                                              (2)

где p_i- парциальное давление i- го газа, входящего в смесь, m_i - масса этого газа, m_i  - его молярная масса. (Молярной массой называют массу одного моля вещества. 1 моль - количество вещества, содержащее столько же структурных элементов: молекул, атомов, ионов, сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С). V - объём, занимаемый смесью, T - её термодинамическая температура; а R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж×моль^-1×К^-1.

В отличие от других газов, входящих в состав воздуха, водяной пар можно считать идеальным газом только в определённых условиях. Типичным примером ситуации, когда существенным становится отклонение его поведения от поведения идеального газа, является процесс конденсации. В то же время на практике (при достаточно малом содержании влаги в воздухе) такое отклонение невелико. При этом полное (барометрическое) давление влажного воздуха p можно выразить в виде

p = p_С + p_В,                                                 (3)

где p_С - давление сухого воздуха, p_В - давление водяного пара.

Рассмотрим, что происходит, когда в воздухе увеличивается концентрация паров воды. Прежде чем ввести некоторые необходимые понятия и обозначения, остановимся на тех явлениях, которые происходят при испарении и конденсации любых жидкостей, в том числе - воды [1].

Испарение - это процесс, при котором часть хаотически движущихся молекул жидкости приобретает кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы преодолеть силы притяжения со стороны других молекул и покинуть жидкость, образуя пар. Одновременно часть молекул пара может вернуться обратно в жидкость - происходит конденсация.

В замкнутом объёме, содержащем и жидкость и её пары (газ), устанавливается динамическое равновесие между испарением и конденсацией, при этом объёмы жидкости и газа остаются постоянными. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным. Его давление p₀ называется давлением насыщенного пара.