Сухой термометр показывает 21°С, а влажный - 16°С. Какова относительная влажность воздуха и сколько массы водяного пара содержится в 1 м³ воздуха?

Физика Колледж Атмосферное давление и влажность воздуха относительная влажность воздуха масса водяного пара термометр физика влажность температура воздуха расчет влажности влажный термометр сухой термометр Новый

Для решения задачи нам нужно использовать формулы, которые связывают температуру, влажность и содержание водяного пара в воздухе. Давайте разберем шаги по порядку.

Шаг 1: Определение давления насыщенного водяного пара

Сначала мы найдем давление насыщенного водяного пара при температуре сухого термометра (21°С). Для этого можно использовать таблицы насыщенного пара или формулы. В данном случае давление насыщенного водяного пара (P_sat) при 21°С приблизительно равно 25,1 гПа.

Шаг 2: Определение давления насыщенного водяного пара при влажном термометре

Теперь найдем давление насыщенного водяного пара при температуре влажного термометра (16°С). Давление насыщенного водяного пара (P_sat) при 16°С приблизительно равно 18,6 гПа.

Шаг 3: Определение относительной влажности

Относительная влажность (φ) определяется как отношение давления водяного пара в воздухе (P_v) к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Давление водяного пара можно найти, используя температуру влажного термометра:

• P_v = P_sat(16°С) = 18,6 гПа

Теперь подставим значения в формулу для относительной влажности:

• φ = (P_v / P_sat(21°С)) * 100%
• φ = (18,6 / 25,1) * 100% ≈ 74,0%

Шаг 4: Определение массы водяного пара в 1 м³ воздуха

Чтобы найти массу водяного пара в 1 м³ воздуха, нам нужно использовать формулу:

• m = (P_v * V) / (R * T)

где:

• m - масса водяного пара (кг)
• P_v - давление водяного пара (Па)
• V - объем (1 м³)
• R - универсальная газовая постоянная для водяного пара (≈ 461,5 Дж/(кг·К))
• T - температура в Кельвинах (T = 21 + 273,15 = 294,15 К)

Сначала переведем давление в Па:

• P_v = 18,6 гПа = 1860 Па

Теперь подставим все значения в формулу:

• m = (1860 * 1) / (461,5 * 294,15)
• m ≈ 0,0138 кг

Ответ:

Относительная влажность воздуха составляет примерно 74%, а масса водяного пара в 1 м³ воздуха составляет примерно 0,0138 кг.