ЕГЭ физика. Решаем задачи на влажность

Среди задач ЕГЭ по физике некоторую трудность при всей своей простоте представляют задачи на влажность. По всей видимости существует некоторое недопонимание сути проблемы. Попробуем разобраться.

В воздухе всегда находится некоторое количество воды в газообразном виде, в виде пара. Это происходит потому, что над поверхностью любой жидкости происходит испарение и конденсация жидкости. В открытом сосуде процесс испарения может преобладать над процессом конденсации. Испаряться вода может до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие между испарением и конденсацией молекул воды.

Относительная влажность —  это отношение плотности пара в воздухе к плотности насыщенного пара.

Но если вспомнить, что плотность газа пропорциональна давлению газа, то получим формулу определения влажности:

где   р — парциальное давление,    р₀ — давление насыщенного пара.

Давление насыщенного пара величина постоянная для заданной температуры. Она меняется только с изменением температуры: увеличивается с увеличением температуры и уменьшается с уменьшением температуры.

Задача 1:  Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде 30 %. Какой станет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 2 раза? (Ответ дать в процентах.)

Решение:   Относительная влажность определяется отношением парциального давления пара к давлению насыщенного пара

Даление насыщенного пара зависит от температуры, а она — не менялась, следовательно  р₀  не меняется. Объем сосуда уменьшили вдвое при неизменных условиях, следовательно, парциальное давление увеличилось тоже в 2 раза.

Ответ:   60%

Задача 2: Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде 40 %. Какой станет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 3 раза? (Ответ дать в процентах.)

Решение:   Условия задач №1 и №2 отличаются только цифрами, поэтому все выше сказанное относится и к этой задаче. Но больше, чем р_0,  парциальное давление пара в сосуде быть не может. Следовательно, в сосуде будет насыщенный пар и вода.

Ответ:  100%

Задача 3:  В закрытом цилиндре с перегородкой посередине с одной стороны находится сухой воздух, с другой — влажный, относительная влажность которого составляет 50%. Какая влажность установится в цилиндре, если убрать перегородку.

Решение:  Парциальное давление пара за перегородкой , учитывая, что  φ =, будет равно р = 0,5р₀ Если перегородку открыть, то при неизменной температуре объем увеличится в 2 раза. Следовательно давление уменьшится в 2 раза и будет   р = 0,25р₀. Следовательно, влажность будет φ = 25%.

Ответ:  25%

Задача 4:  В вертикальном цилиндрическом сосуде под поршнем находится воздух, водяной пар и капли воды на стенках сосуда. Поршень начинают медленно поднимать, увеличивая объём сосуда. В середине процесса подъёма поршня капли воды в сосуде исчезают, температура пара остается неизменной в течение всего процесса подъёма поршня. Затем сосуд с паром нагревают при неизменном положении поршня. Как будет меняться при этих процессах влажность воздуха в сосуде? Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Решение:  1. Пар в сосуде был насыщенным, так как в сосуде помимо воздуха были капли воды.

2.Поршень поднимают, и до тех пор, пока вода не исчезнет, влажность 100%. Но с этого момента объем больше не увеличивают.

3. Сосуд с паром нагревают, следовательно влажность уменьшается, так как с увеличением температуры увеличивается давление насыщенного пара р_нп, а парциальное давление не меняется, т.к. не меняется количество пара в воздухе.

Ответ:  будет уменьшаться

Подробнее смотреть здесь→