Открытый урок по физике &quot

Влажность воздуха.
Тип урока: комбинированный.
Цели урока:



2. Развивающая:
развивать умения учащихся применять полученные знания в конкретном
случае;
совершенствование способности наблюдать и делать выводы.

3. Воспитательная:
воспитывать добросовестное отношение к учёбе.

1
1. Образовательная:
сформировать понятие об абсолютной и относительной влажности воздуха;
познакомить учащихся со способами её измерения.
Оборудование: медиапроектор, гигрометры, психрометр,
психрометрическая таблица, таблица зависимости плотности насыщенного
пара от температуры.
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. АОЗ.
3. Изучение нового материала.
4. Закрепление.
5. Итог урока.
6. Домашнее задание.
Мы много узнали, изучая физику: мы можем объяснить множество явлений
протекающих вокруг нас, опираясь на знания, полученные на уроках физики.
И хочется узнать еще больше.
Сейчас мы проведём с вами небольшую игру, которая называется
« Физическая эстафета». Она поможет повторить, проверить и закрепить
ваши знания и умения по предыдущему материалу. Для этого разделимся на
2 команды.
Правила игры.
Каждая команда ответит поочерёдно на предоставленные ей вопросы.
Сначала отвечает 1 команда, затем 2. За каждый правильный ответ ученик
получает 5 баллов (баллы складываются).
Критерии оценок: 1 м.- 35б. 2 м- 30б. 3 м.- 20-25б.
Вариант 1.
Вариант 2
1. Что называется испарением?
1. Что называется конденсацией?
2. Какие молекулы покидают
жидкость?
2. Как зависит скорость испарения от
наличия ветра?
3. При какой температуре протекает 3. Каким энергетическим процессом
испарение?
сопровождается конденсация?
4. Что называется сублимацией?
4. Что называется десублимацией?
5. Каким образом можно быстро
понизить температуру тела?
5. Почему при выходе из реки человек
мерзнет?
6. Почему после стирки бельё сушат
6. Назовите все фазовые переходы?
в развёрнутом виде?
7. Какой пар называется
насыщенным?
Подведение итогов.
2
7. Какой пар называется
ненасыщенным?
III. Ребята, как видите, тема урока на доске не записана.
Предлагаю вам самим её определить, ответив на мои вопросы.
Итак, внимание на экран.
1 вопрос.
Узнайте явление природы.
1) Что вы видите на экране? ( ответ: облака.)
Различают несколько видов облаков (рассказ уч-ся.)
2) Вы, конечно, сразу догадаетесь, о каком явлении пойдёт речь, но
пожалуйста,
послушайте, как красиво оно написано.
Когда в солнечное утро летом пойдёшь в лес,
то на полях, в траве видны алмазы.
Все алмазы эти блестят на Солнце отдельными
цветами - и жёлтыми, и красными, и синими.
Когда подойдёшь ближе и разглядишь,
что это такое, то увидишь, что это… (ответ: роса)
3) Он бывает слепой, обложной, моросящий, ливневый. Что это такое?
(ответ: дождь)
4) Древние викинги считали, что она соединяет мир богов и мир людей.
Древние греки считали её вестницей богов.
В честь неё названа одна из оболочек глаза.
Кто она? (ответ: радуга)
5) « Под голубыми небесами
Великолепными коврами
Блестя на Солнце … (ответ: снег лежит).
6) « Белая берёза за моим окном
Принакрылась снегом, точно серебром».
Какое явление С. Есенин отразил в своих стихах? (ответ: иней)
7) « Приди на рассвете на склон косогора,Над зябкой рекою дышится прохладой…»
О каком явлении идёт речь? (ответ: о тумане)
2 вопрос.
Что объединяет эти явления?
(облака, роса, дождь, радуга, снег, иней, туман)
Все эти явления объединяет вода, которая содержится в атмосфере.
3
А это и есть влажность воздуха.
Итак, тема сегодняшнего урока «Влажность воздуха».
IV. Запишем в тетради : «Влажность воздуха».
Раскрыть до конца тему, нам помогут следующие вопросы:
1. Что такое влажность воздуха?
2. В чём причина появления влажности?
3. Как она себя проявляет?
4. На что она влияет? Зачем нам нужны знания о влажности?
5. Какие величины её характеризуют?
6. Как её можно определить?
С понятием «влажность воздуха» вы встречались на уроках географии.
1) Что же такое «влажность воздуха»? Кто попытается ответить?
2) А какова причина появления водяного пара в воздухе?
3) Какой из видов парообразования вносит большой вклад в появление
водяного пара в атмосфере?
4) Что такое испарение?
5) От чего зависит скорость испарения?
6) Как же проявляет себя влажность воздуха, какое значение имеет
влажность,
на что она влияет, расскажет нам…
(рассказывает уч-ся 3-4мин.)
7) А, как вы думаете, влажность воздуха – важное для нас явление?
Конечно, ребята, оно важное для нас явление, и оно влияет на самочувствие
человека, поэтому необходимо научится её определять. Есть много способов
выражения влажности и существует два термина: абсолютная влажность,
относительная влажность.
Давайте посмотрим, что они обозначают.
В воздухе содержатся водяные пары, и мы можем определить например,
массу водяных паров в 1кв. м. воздуха. Это и будет абсолютная влажность.
Значит, абсолютная влажность – это количество водяных паров на единицу
объёма воздуха. Её принято выражать в г/куб.м.
Какая физическая величина имеет такую же единицу измерения? (ответ:
плотность)
Поэтому, абсолютную влажность обозначают, так же как и плотность (ро).
Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далёк
водяной пар, который находится в воздухе, от насыщения. Поэтому, для
этого вводят понятие «относительная влажность».
φ (фи) – относительная влажность; её выражают в %.
ρ- абсолютная влажность,- плотность насыщенного водяного пара.
4
Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной
влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара, при той же
температуре, выраженной в процентах.
Относительная влажность зависит не только от абсолютной влажности
воздуха, но и от температуры. Чем выше температура, тем больше водяных
паров содержит воздух.
Пример. В жаркий день относительная влажность в 90% означает, что в
воздухе присутствует огромное количество влаги, и в такой день
самочувствие будет неудовлетворительным, т.к. допустимая относительная
влажность для человека 40% - 60%.
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:
1. гигрометр: волосной и конденсационный;
2. психрометр.
Рассмотрим устройство и принцип работы психрометра.
Название прибора произошло от греч. слова «психрос», что означает
«холодный». Он состоит из двух термометров: один сухой термометр, другой
увлажняющий (влажный) , обмотан тканью и опущен в воду (поскольку вода
испаряется, то термометр охлаждается).
Для чего нужны сухой и влажный термометры? (Ответ: измерять
температуру сухого воздуха и влажного воздуха.) На приборе имеется
психрометрическая таблица, по которой можно определить относительную
влажность. Чтобы работать с прибором, нужно знать
ц.д. термометров. Посмотрим, каковы показания сухого и влажного
термометров.
Как вы думаете, почему отличаются показания термометров? (Ответ: вода с
ткани испаряется (термометр охлаждается), температура понижается.)
5
Определим относительную влажность воздуха в классной комнате. Для этого
нужно:
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 .
V. Издавна человек пытался думать, какая погода будет завтра, поэтому
появляется множество народных примет для погоды. Давайте попробуем
объяснить некоторые из них с точки зрения физики.
1. Соль мокнет к дождю. Почему? (Ответ: перед дождём влажность
воздуха очень высокая, а соль активно впитывает влагу.)
2. Дрова в печи трещат и мечут искры к ненастью. Почему? (Ответ: Если
влага высокая, то дрова впитывают влагу и разбухают. При горении
таких дров, вода, содержащаяся в них, кипит, и пар разрывает волокна
древесины.)
Пользуясь таблицей «Давление насыщенного водяного пара и его
плотность», определите:
а) Какое давление создаёт насыщенный водяной пар при температуре 190С?
б) При какой температуре водяной пар станет насыщенным, если его
давление
равно 8 мм рт.ст.? Чему равна точка росы для этого пара?
Пользуясь психрометрической таблицей, определите недостающие
величины.
t сух, С°
t влаж, С°
t , C° , %
18
15
?
?
20
?
?
44
?
?
6
56
Итак, урок подошёл к концу.
С каким явлением мы с вами познакомились?
«влажность воздуха»;
Какое оно имеет значение в жизни человека, в производстве, в музеях и
т.д?
Давайте ещё раз вспомним:
1) Что такое влажность?
2) Что называют абсолютной влажностью?
3) Что называют относительной влажностью?
4) Какие приборы используют для измерения влажности?
VI. Работали все активно, молодцы. Учитывая все ответы, получились
следующие оценки…
VII. Домашнее задание:
1. §
;
2. подготовить рассказ по учебнику о приборах для измерения влажности;
3. ответить на вопросы;
4. выучить определения и формулы.
Спасибо всем за урок.
6
Разность показаний термометров, °С
Сухой
термометр,
°C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Относительная влажность, %
10
88
76
65
54
44
34
24
14
5
12
89
78
68
57
48
38
29
20
11
14
89
79
70
60
51
42
34
25
17
16
90
81
71
62
54
45
37
30
22
18
91
82
73
65
56
49
41
34
27
20
91
83
74
66
59
51
44
37
30
22
92
83
76
68
61
54
47
40
34
24
92
84
77
69
62
56
49
43
37
26
92
85
78
71
64
58
51
46
40
28
92
85
78
71
64
58
51
46
40
7
28
93
85
78
72
65
59
53
48
42
30
93
86
79
73
67
61
55
50
44
Сообщение на тему «Облака».
Облака – это скопление взвешенных в атмосфере капель воды, или
ледяных кристаллов, или смеси тех и других,возникших в результате
конденсации водяного пара. В результате конденсации водяного пара в
атмосфере образуются облачные элементы двух видов: мелкие водяные
капельки (с радиусом около 50 мк) и ледяные кристаллики, имеющие вид шестигранной призмы (гексогональная система кристаллов).
Типы облаков
Облака
верхнего
яруса
Облака высокого яруса формируются в умеренных широтах выше 5 км, в
полярных - выше 3 км, в тропических - выше 6 км. Поскольку на таких
высотах температура достаточно низкая, то эти облака преимущественно
состоят из кристаллов льда. Облака верхнего яруса обычно тонкие и белые
по внешнему виду, но может встретится и многоцветие, когда Солнце
расположено низко над горизонтом.
Облака
среднего
яруса
Облака среднего яруса обычно встречаются на высотах 2-7 км для
умеренных широт, 2-4 км - для полярных и 2-8 км - для тропических.
Поскольку их высоты небольшие, то они преимущественно состоят из
капелек воды, однако, могут содержать и кристаллики льда, когда
температура достаточно низкая.
Облака
нижнего
яруса
Облака нижнего яруса в основном состоят из капелек воды, потому что они
располагаются на высотах ниже 2 км. Однако, когда температура достаточно
низка, эти облака могут также содержать частицы льда и снег.
Облака
вертикального
развития
Это кучевые облака, имеющие вид изолированных облачных масс,
вертикальные размеры которых одного порядка с горизонтальными.
Вызываются они обычно или температурной конвекциейили фронтальным
подъемом, и могут расти до высот в 12 км, реализуя растущую энергию
через конденсацию водяного пара в пределах самого облака.
8
Сообщение на тему «Влажность в жизни человека».
Наиболее благоприятным для жизни человека считается воздух с
относительной влажностью от 40% до 60% при температуре 20 -25º С. 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
человеку также вредна, так как приводит к обезвоживанию организма.
Особенно низкая влажность воздуха наблюдается 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
проводят увлажнение с помощью пористых увлажнителей. Хорошими
увлажнителями являются растения.
Если относительная влажность высока, 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 известно о разнообразных приспособлениях растений в
засушливых местностях. Но растения приспособлены и к высокой влажности
воздуха. Так, родина растения монстеры – влажный экваториальный лес. На
ее листьях есть специальные отверстия – гидатоды. При относительной
влажности,
близкой
к
100%,
монстера
«плачет»
.
В современных зданиях проводится кондиционирование воздуха – создание
и поддержание в закрытых помещениях воздушной среды, наиболее
благоприятной для самочувствия людей. При этом автоматически
регулируется температура, влажность и состав воздуха.
9
Дополнительный материал
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое
количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара,
содержащегося в нем.
Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый
день
звучат в сводках метеопрогноза.
Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в
воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в
процентах.
ТОЧКА РОСЫ
Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к
насыщению.
Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до
насыщения, и далее он будет конденсироваться.
Признаком того, что пар насытился является появление первых капель
сконденсировавшейся жидкости - росы.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным,
называется точкой росы.
Точка росы также характеризует влажность воздуха.
Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него
подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в
подвалах домов.
ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ
Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы - гигрометры.
Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.
Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно,
относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.
Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса (
человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в
котором он находится.
10
Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке,
перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным
прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.
Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр
( по др. гречески "психрос" означает холодный).
Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения.
Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться.
В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет
температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым
фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру
воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр.
Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем
большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра,
тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и
увлажненного термометров.
ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ !
1. Влажность и звук.
Определив разность показаний сухого и увлажненного термометров , по
специальной таблице, расположенной на психрометре, находят значение относительной
влажности.
ИНТЕРЕСНО
Для здоровья человека вредны как чрезмерная сухость воздуха, так и большая
влажность.
Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%.
___
Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может
не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя , когда влажность воздуха
очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при
высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела.
___
При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из
организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма
используется в медицине при заболеваниях почек.
ЧТО ТЯЖЕЛЕЕ?
Что тяжелее: 1 кубометр сухого воздуха или влажного?
(кубометр влажного воздуха есть смесь кубометра водяного пара с кубометром сухого
воздуха)
Пародоксально, но при одинаковом давлении и температуре 1 кубометр влажного воздуха
не тяжелее,
а легче, чем кубометр сухого воздуха! Дело в том, что давление каждой составной части
газовой смеси меньше её общего давления, которое и для сухого и для влажного воздуха
одинаковое. А при уменьшении давления уменьшается и вес единицы объема газа.
ПОЧЕМУ?
11
Прочитав внимательно эту страницу, тебе не составит труда ответить на следующий
вопрос:
сырой воздух должен иметь большую плотность, чем сухой, так как содержит большее
количество молекул воды. Но почему же при увеличении абсолютной влажности перед
дождем барометр "падает", показывая уменьшение давления, связанное с уменьшением
плотности воздуха?
ВЛАЖНОСТЬ И ЗВУК
В конце прошлого века в Англии производились длительные наблюдения
слышимости вестминстерского часового колокола. Было установлено, что колокол
вечером слышен лучше у. дальше, чем днем. Уже тогда это объясняли высокой
влажностью и стабильностью приземного слоя воздуха в вечернее время.
В дореволюционном киевском Подоле существовало выражение «Лавра
гудит» (особенная густота и явственность колокольного звона Лавры).
Эта примета была связана с надвигающимся ненастьем, т.е. с повышенной влажностью
воздуха. В США также было отмечено значительное влияние влажности на
распространение звуков разной тональности. В концертной чаше Голливуда, например,
при исполнении музыкальных произведений, в задних рядах для публики, на расстоянии
165 м от оркестра, во влажную погоду высокие тона воспринимались в несколько раз
громче, чем в сухую. Подобное влияние влажности на распространение звука было
установлено и для закрытых помещений. Специальные наблюдения над слышимостью
сирен плавучих маяков в Англии показали, что изменения слышимости сигналов во
многих случаях почти в точности следовали за изменениями относительной влажности
воздуха. Эти наблюдения обратили внимание исследователей на явную связь между
влажностью и поглощением звука. Большое значение звуковых сигналов для навигации
явилось стимулом к изучению явления не только в естественных, но и в лабораторных
условиях.