Задание 21: Влажность — ЕГЭ по физике

В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с холодной водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до 27 °C. По результатам этих экспериментов определите абсолютную и относительную влажность воздуха. Для решения задачи воспользуйтесь таблицей. Поясните, почему конденсация паров воды в воздухе может начинаться при различных значениях температуры. Давление и плотность насыщенного водяного пара при различной температуре показано в таблице:

Решение:

Водяной пар в воздухе находится насыщенным при температуре $27^\circ\text{C}$ . Следовательно, давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре $27^\circ\text{C}$ и равно $36~\text{гПа}$ .

Абсолютная влажность равна плотности водяных паров. Первое состояние: насыщенный пар при 27 °C. Второе: пар при 29 °C. Пар охлаждается от 29 до 27 °C изобарически, поэтому $\rho_2=\rho_1=36~\text{гПа}$ . Относительная влажность воздуха $\varphi$ изменяется: насыщенного водяного пара при температуре $29^\circ\text{C}$ равно $40~\text{гПа}$ . Относительная влажность воздуха $\varphi$ изменяется:

$\varphi=\frac{p}{p_0}\cdot100\%=\frac{36~\text{гПа}}{40~\text{гПа}}\cdot100\%=90\%.$

Плотность $\rho$ — абсолютная влажность воздуха при температуре $29^\circ\text{C}$ равна, $\rho_0$ — плотность насыщенного водяного пара при этой температуре. Относительно влажности можно рассчитать как изменение $\varphi=\frac{p}{p_0}\cdot100\%$ , откуда:

$\rho=\frac{\varphi}{100\%}\cdot\rho_0=25{,}83~\text{г/м}^3.$

Конденсация паров воды происходит при условии равенства давления водяного пара, имеющегося в воздухе, давлению насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха. Давление насыщенного водяного пара зависит от температуры. Поэтому при разной плотности водяного пара в воздухе температура начала конденсации пара (точка росы) оказывается различной.