Методическая разработка урока "Влажность воздуха"

Урок по теме «  Влажность воздуха »

Цель урока: формирование понятий абсолютная и  относительная влажность воздуха, познакомить учащихся с принципом действия и устройством психрометра, показать практическую зависимость относительной влаж­ности в жизнедеятельности человека.

 Ход урока

I. Актуализация знаний.

Фронтальный опрос

1.Что называется кипением?

2.Каковы основные отличия процессов испарения и кипения?

3.Объясните процесс кипения с молекулярной точки зрения. При каких условиях начинается кипение?

4.Как зависит температура кипения от внешнего давления?

5.Как эксперименты подтверждают эту зависимость?

6.Что такое удельная теплота парообразования?

7.По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, не­обходимое для испарения жидкости , взятой при тем­пературе кипения?

II. Изучение нового материала.

1.Формирование понятия абсолютной влажности воздуха как количественной меры содержания пара в воздухе, измеренной плотностью, выраженной в г/м³ , что обусловлено малым содержанием пара при обычных температурных условиях.

Абсолютную влажность воздуха можно найти с помощью уравнения Менделеева-Клайперона через парциальное давление пара (давление водяного пара при отсутствии остальных газов).

2. Проблемный эксперимент по обнаружению  наличия водяного пара в атмосфере

Возьмите одинаковые блестящие шары из комплекта к школьным электрометрам и укрепите их в изо­лирующих штативах . Сзади расположите черный экран, на фоне которого хорошо заметен одинако­вый блеск полированных поверхно­стей обоих шаров.

В один из шаров налейте холодной воды с кусочками льда или снега (1/2 часть).

Наблюдайте, как через некоторое время поверхность этого ша­ра покроется росой и будет отличаться от поверхности другого шара. Это вода, выпавшая из влажного воздуха при конденсации паров.

Тем­пература, при которой пар стал насыщенным, называется точкой росы.

3. Формирование понятия относительной влажности воздуха

По парциальному давлению водяного пара еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А именно от этого зависит интен­сивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Поэтому вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению,— относительную влаж­ность.

      Относительная  влажность воздуха -  отношение парциального давления р водяного      пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р₀ насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах:

      Относительная влажность φ показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности ρ_m водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре:

   4.    Изучение устройства и принципа действия психрометра. Зна­комство с психрометрической таблицей.  Влажность воздуха измеряют с помощью специаль­ных приборов. Одним из таких приборов является психрометр (от греческого слова «психрос» —холодный).

Психрометр состоит из двух термометров.

Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого термометра  окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, жидкость покидают самые « энергичные» молекулы, а  остаются молекулы, которые движутся с меньшими скоростями. Поэтому при испарении внутренняя энергия жидкости уменьшается и благодаря этому тер­мометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и тем более высокую температуру показывает тер­мометр, окруженный полоской влажной ткани.

При относительной влажности, равной 100%, вода  не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности тем­ператур этих термометров с помощью психрометрической таблицы  можно определить влажность воздуха.

 Для этого необходимо найти  соответствующие строки в таблице: показания сухого термометра и разность показаний сухого и влажного термометров(см. таблицу). Цифра, стоящая на пересечении этих строк, показывает относительную влажность. Например, если показания сухого термометра +12, а влажного +7 (разность показаний 5°С) - относительная влажность воздуха - 29%.

Необходимо обратить внимание учащихся, что разность пока­заний сухого и влажного термометров зависит от относительной влаж­ности воздуха, поскольку испарение воды тем интенсивнее, чем суше воздух. Необходимо знать, что скорость испарения воды зависит от скорости испарения воздуха около психрометра, температуры воды и атмосферного давления, поэтому психрометр не должен находиться на сквозняке, около отопительных приборов или под лучами солнца.

5.     Фронтальный эксперимент. Определение относительной влаж­ности в классной комнате с помощью психрометра.

III. Углубление знаний, умений.

 Решение качественных задач

-         Почему для определения направления ветра жители степей окунают руку в воду и поднимают вверх?

-         Зачем жители полярных стран смазывают жиром лицо в сильный мороз?

-                  Почему в жаркий день человек, выйдя из реки, ощущает холод?

-                   Зачем покрывают попоной вспотевшую лошадь после длительных скачек зимой?

-                   Зачем человек в жаркую погоду покрывает продукты влажной тканью?

-         В каком случае хлеб быстрее делается черствым: когда он хранится в закрытом шкафу   или просто на столе?

-         Почему вода в разреженном воздухе, под колоколом воздушного насоса испаряется быстро?

-         Почему дождь охлаждает воздух?

-                   Почему мы не получаем ожога, если кратковременно касаемся утюга мокрым пальцем?

-         Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра? При каком условии разность показаний термометров наибольшая?

-         Сухой и влажный термометры психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?

-                   Опыт показывает, что температура испаряющейся жидкости уменьшается. Почему же вода в открытом сосуде не  замерзает?

-         Капля воды, попав на раскаленную плиту начинает на ней прыгать. Почему?

-         Влияет ли ветер на показания термометра?

-         Как предохранить воду от испарения в открытом сосуде

-         Какую роль играет относительная влажность возду­ха в жизнедеятельности человека; на  производстве.

IV. Решение вычислительных задач.

1.    Парциальное давление водяного пара в воздухе при 19°С бы­ло 1,1 КПа. Найти относительную влажность воздуха.

   ; (р₀ =2.2 КПа находится по таблице зависимо­сти давления насыщенного пара от температуры.)

2.    В 4  м³  воздуха при температуре 16°С находится 40 г водя­ного пара. Найти относительную влажность воздуха. (Po= 1.81 КПа)

V. Итоги урока.

VI. На дом: §74, упр. 14(6, 7).Доклады по теме «Виды психрометров и их применение в промышленности, быту ,технике

Приложение :

1.Психрометр

2.Психрометрическая таблица

Литература и Интернет-ресурсы:

1.      http://www.advant-mpi.by

2.      http://www.devicesearch.ru

3. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика: 10 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики. – М.: Дрофа, 2002. – 288 с.