Цели урока: познакомить учащихся с новыми понятиями – абсолютная и относительная влажность, точка росы; со способами измерения влажности; ознакомить с приборами для измерения влажности воздуха.
Задачи:
1. Образовательные:
- сформировать представление об абсолютной и относительной влажности воздуха, точке росы;
- продемонстрировать способы измерения влажности воздуха при рассмотрении приборов для ее измерения – гигрометра, психрометра;
- организовать деятельность учащихся по приобретению новых знаний;
- вызвать интерес учащихся к занятию, придать ему поисково-творческий характер.
2. Развивающие:
- развивать у учащихся потребность в творческой деятельности, в самовыражении через различные виды работы;
- развивать умение анализировать информацию, пользоваться таблицами, справочниками.
3. Воспитательные:
- показать важность понятия влажности воздуха в жизнедеятельности человека.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование:
- компьютер и мультимедиа-проектор, презентация к уроку «Влажность воздуха»;
- изображение гигрометра и психрометра, психрометрическая таблица;
- таблица зависимости давления и плотности насыщенного пара при различной температуре;
- термометр, кусочек марли, сосуд с водой комнатной температуры, глобус земли.
План урока:
- Организационный момент.
- Актуализация знаний.
- Объяснение нового материала.
- Практическая работа «Определение относительной влажности в кабинете физики».
- Первичное закрепление изученного материала.
- Подведение итогов урока.
- Домашние задание.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний.
Учитель: Добрый день уважаемые ребята и гости, присутствующие на нашем уроке. Послушайте стихотворение Ирины Токмаковой, и скажите, о каком явлении идёт речь?
Туман (название стихотворения не произносится).
Кто-то ночью утащил лес.
Был он вечером, а утром исчез!
Не осталось ни пенька, ни куста,
Только белая кругом пустота.
Где же прячутся птица и зверь?
И куда ж за грибами теперь?
Ответ учащихся: Речь идёт о тумане.
Учитель: Что такое туман?
Туман представляет собой скопления мелких капелек воды.
Туман часто образуется в низинах, оврагах, болотистых местах, где воздух достаточно влажный. Сегодня мы будем говорить о влажности воздуха.
Откройте, пожалуйста, ваши тетради, запишите число ... и тему «Влажность воздуха».
Одной из проблем людей, путешествующих по пустыне, является нехватка воды. Запасы воды у заблудившихся в песках быстро заканчиваются и люди погибают от обезвоживания. Хотя, если знать физику, от жажды в пустыне не умрешь.
- Так как же добыть воду в пустыне? (Выслушиваются ответы учащихся.)
Воду можно добыть из воздуха. Если вам придется остаться в песках без капли воды, расстелите на земле полиэтиленовую пленку или брезент и насыпьте на нее камней. На утренней заре камни покроются капельками воды, и вы сумеете собрать хотя бы несколько глотков живительной влаги.
Учитель: Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров. Даже над пустыней воздух никогда не бывает абсолютно сухим.
Проделаем следующий эксперимент: возьмите губку и сожмите ее. Ничего не произошло. Теперь капните на нее из пипетки и сожмите опять. Результат тот же. Положите губку в кювету с водой, подождите чуть-чуть и сожмите снова. Что вы видите? из губки капает вода. Положите губку опять в кювету и переверните ее несколько раз.
- Как вы думаете, что произойдет, если сейчас поднять губку? (Выслушиваются ответы учащихся.)
Проверим. Поднимите губку и посмотрите на дно.
- Почему из нее начала капать вода? Попробуйте объяснить данный эксперимент (Выслушиваются ответы учащихся.)
Воздух можно сравнить с губкой в том смысле, что оба могут запасать воду. Сухая губка – сухой воздух, не содержащий водяных паров. Одна капля воды для губки – это слишком мало, однако после того, как губка полежала в воде, она намокла сильнее и впитала в себя больше воды, в последнем же случае губка намокла до насыщения. Когда губка не смогла больше запасать в себе воду, то вода сама начала капать из нее. Как и губка, воздух тоже может запасать в себе воду в виде пара, и чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения.
- Какой пар называют насыщенным?
- Какой пар называют ненасыщенным?
- Что подразумевают под «динамическим равновесием между паром и жидкостью»?
III. Изучение нового материала.
- Если есть какой-нибудь предмет, который представляет интерес для всех, то это, вероятно погода. Говорят, что погода является самым величественным спектаклем на Земле, в котором участвуют только три актера: солнечная радиация, влага и воздух.
Когда спрашивают: «Какая, сегодня, погода?» Вы отвечаете: плохая, хорошая, солнечная, пасмурная, холодная, теплая. Хотя, как говорится в известной песне: «У природы нет плохой погоды».
Сегодня мы будем говорить о главном природном актере – влажности воздуха, т.к. именно от этой физической величины зависит погода, зависят многие физические явления и процессы:
- процесс испарения;
- конденсации;
- теплообмена;
- количество осадков;
- появление узоров на окнах, запотевание окон, появление тумана, росы, инея, количество разнообразных осадков (снега, града, дождя).
Что же такое влажность воздуха?
Начнем наш разговор с того, что из курса географии вам известно, что поверхность Земли покрыта на две трети водой (демонстрирую географический глобус Земли).
С поверхности морей, рек, водоемов самопроизвольно, непрерывно и при любой температуре происходит испарение, вследствие чего в окружающем нас воздухе постоянно находится водяной пар (в среднем в атмосфере содержится 24*10 16м3 водяного пара). Влажность воздуха говорит о наличии водяного пара в атмосфере. Как вы понимаете, чем больше водяного пара будет содержаться в атмосфере при данной температуре, тем больше будет влажность воздуха, тем ближе пар будет к состоянию насыщения.
Влажность воздуха – это содержание водяного пара в атмосфере.
- Как же определить влажность воздуха?
При определении содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м3 при данных условиях, т.е. плотность водяного пара, измеряемого в г/м3.
Существуют специальная таблица в которой для каждого значения температуры и давления приводится значение плотности насыщенного водяного пара. Такая таблица находится в сборниках задач по физике автора Рымкевич.
Для суждения о степени влажности важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.
Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре. φ выражается в процентах.
Относительную влажность можно определить по формуле: φ = ρ/ρ0 •100%. (1)
Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре пар, находящийся в воздухе можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начинает конденсироваться в виде росы. Появляется туман, выпадает роса.
Температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным в процессе охлаждения, называют точкой росы.
По точке росы с помощью специальных таблиц можно определить абсолютную влажность ρ. По заданной температуре воздуха можно определить с помощью этих же таблиц плотность насыщенного пара ρ0, а затем по формуле (1) определяют относительную влажность воздуха.
От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значения для поддержания температуры тела постоянной.
Благоприятная для человека относительная влажность воздуха 40-60%. Такую влажность поддерживают в производственных помещениях, на борту космического корабля.
Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды, т.к. конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты в атмосферу. И наоборот, испарение сопровождается поглощением теплоты.
В ткацком, кондитерском, печатном и других производствах для нормального течения процессов необходима определённая влажность.
Хранение произведений искусства, книг, музыкальных инструментов требует поддержания влажности на необходимом уровне.
Учитель: Но так ли это важно, знать влажность воздуха?
Сегодня я пригласила к нам на урок работников некоторых профессий и попросила их ответить на вопрос: Какое влияние оказывает влажность воздуха на нас и окружающую среду? Послушаем их ответы.
(Сообщения учащихся.)
Косметолог: Я косметолог и знаю, что каждый человек хочет выглядеть привлекательно, долгое время оставаться молодым и красивым.
Наши волосы, в сухом воздухе, испаряя влагу, становятся тоньше и растрескиваются, секутся на концах и легко обламываются при расчесывании. Прическа в этом случае выглядит ужасно.
Обогревательные приборы, работающие в зимний период, сушат воздух и вызывают испарения влаги с кожи. Сухой воздух, подобно губке, ищет и впитывает влагу везде, где бы она ни встретилась. Наша кожа не исключение.
Чтобы полностью избежать сухости кожи зимой, достаточно не подвергать ее воздействию сухого воздуха, возникающего при работе обогревательных приборов. Для этого относительная влажность в помещении должна быть не менее 50%. Зимой она обычно составляет не более 20%.
Для поддержания нужного уровня влажности можно вывешивать мокрые полотенца или ставить на батарею ванночку с горячей водой.
Врач: Наш организм на две трети состоит из воды, поэтому относительная влажность воздуха влияет на здоровье и самочувствие. Чем меньше влажность, тем быстрее испарение при дыхании, что способствует охлаждению тела. Следствием сухого воздуха является подверженность организма простудным инфекциям. Простуда и насморк распространяются воздушно-капельным путем или через телесный контакт с больным. Главная функция кожи – быть барьером для бактерий. Если кожа и слизистые оболочки носоглотки сухие (а они теряют влагу под воздействием сухого воздуха), то барьер становится менее эффективным.
Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом, обостряет кожную аллергию. Кроме того, он приводит к тому, что пыль летает по всей комнате, и ее частицы попадают в органы дыхания, что может привести к легочным заболеваниям. Для того чтобы связать мелкие частицы пыли, нужно либо ежедневно выполнять влажную уборку, либо установить в комнате увлажнитель воздуха. Увлажнитель помогает связать мелкие частицы пыли и препятствует распространению вредных бактерий.
Эколог: Нам, экологам, также необходимо знать влажность воздуха, так как она является одним из элементов характеристики климата земной поверхности и определяет собой количество атмосферных осадков. Конденсируясь в мельчайшие капельки тумана или в частицы снега, воздушная влага создает помутнение атмосферы, из-за чего происходит задержка солнечного света, вследствие поглощения и рассеивания световых лучей. В крупных промышленных центрах санитарные мероприятия по увеличению солнечной радиации сводятся к борьбе с дымом, т.к. водяные пары в виде тумана и облаков собираются вокруг мельчайших частиц воздушной пыли – центров конденсации. Если к тому же слой теплого воздуха располагается над слоем холодного, то промышленные загрязнения с капельками влаги удерживаются вблизи земли, порождая смог. Сернистый газ, выбрасываемый некоторыми предприятиями, в условиях повышенной влажности, соединяется в воздухе с водой и образует кислоту, которая выпадает в виде кислотных дождей.
Влажность воздуха существенно влияет и на теплообмен организма человека с окружающей средой. При высокой температуре и высокой влажности теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма, особенно при выполнении физической работы. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена. Так, при работе в горячих цехах с температурой воздуха 25°С относительная влажность должна быть 20%. Наиболее благоприятной для человека в нормальных условиях является относительная влажность 40-60%. Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию и кондиционирование воздуха.
Агроном: Специалистам сельского хозяйства приходится постоянно сталкиваться с определением влажности воздуха. Для нормального роста и развития растений должны создаваться определенные благоприятные условия. В частности к ним относится и влажность воздуха. Например, для огурцов влажность воздуха должна быть 60%, при меньшей влажности огурцы становятся горькими из-за вещества глюкозида кукурбитацина, которое и сигнализирует о неблагоприятных условиях выращивания огурца. У томатов же при такой влажности не могут завязаться плоды, и растение сбрасывает цветки.
Весенние заморозки – настоящее бедствие не только для плодовых и овощных культур, но даже и для полевых. Заморозки могут наступить только в ясную ночь, когда тепловое излучение почвы больше, чем тепловое излучение атмосферы.
Но, если влажность воздуха велика и воздух близок к насыщению парами, то при понижении температуры воздух может стать насыщенным и начнет выпадать роса. Но при конденсации водяных паров выделяется энергия. Поэтому воздух у поверхности почвы при образовании росы не будет охлаждаться ниже точки росы и вероятность наступления заморозка уменьшится.
Учитель: Относительную влажность можно измерять с помощью ряда приборов, специально созданных для этого. Это гигрометры и психрометры. О том, что это за приборы нам расскажут ваши товарищи.
Выступления учеников (использование страниц презентации (см. Приложение)).
1. Гигрометры.
Волосной гигрометр.
Конденсационный гигрометр.
2. Психрометр.
По значению относительной влажности мы можем судить о состоянии окружающего нас воздуха. (Приложение. Слайд 20)
Учитель: А как измерить влажность воздуха, если нет специального прибора, а только комнатный термометр?
IV. Практическая работа.
Оборудование: термометр лабораторный, кювета с водой, кусочек бинта.
Определите самостоятельно относительную влажность воздуха в кабинете, пользуясь термометром. Для этого проделайте следующее (план работы на экране доски):
- Измерьте температуру воздуха в классе и запишите в тетради.
- Смочите кусочек бинта и оберните им резервуар термометра. Следите за понижением температуры. Как только оно прекратится, запишите показания.
- Найдите разность температур сухого и влажного термометра и, пользуясь психометрической таблицей, определите относительную влажность воздуха в кабинете.
Помните, что термометр – стеклянный, с ним нужно обращаться осторожно и бережно. После выполнения задания обязательно положите термометр в футляр. Для более точного определения температуры расположите термометр так, чтобы столбик термометра оказался на уровне глаз.
V. Закрепление.
В качестве тренировки, определите значение относительной влажности для следующих показаний термометров (на слайде).
tс = 18°С; tс = 26°С;
tвл = 8°С; tвл = 25°С.
Выделяем на экране интерактивной доски полученные значения влажности с помощью психометрической таблицы.
φ = 20%; φ = 92%.
- Ваш прогноз для каждого значения влажности?
А сейчас подумайте над следующими задачами.
Задача 1. Разность показаний сухого и влажного термометров равна 10°С. Относительная влажность воздуха 20%. Чему равны показания сухого и влажного термометра.
(Ответ: tc = 18°C tвл = 8°С.)
Задача 2. Влажность воздуха равна 65%, а показание сухого термометра равно 10°С. Какую температуру показывает влажный термометр?
(Ответ: tвл = 7°С.)
Задача 3. Температура сухого термометра равна 10°С, температура влажного термометра -8°С. Определите относительную влажность воздуха.
(Ответ: 76%.)
Подведем итоги:
- В воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара.
- Плотность водяного пара в данных условиях называют абсолютной влажностью воздуха
- В зависимости от температуры воздух может удерживать различное количество водяных паров; чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара требуется воздуху для насыщения.
- Степень насыщенности воздуха водяными парами называют относительной влажностью, или отношение ......
- Если ненасыщенный воздух охлаждать, то он становится насыщенным при некоторой температуре и начинает конденсироваться – выпадает роса; температура в этом случае называется точкой росы.
VI. Итог урока.
Урок завершен, всем огромное спасибо за работу (комментирую оценки за урок).
Рефлексия. У вас на столе у каждого есть табличка.
Моё настроение на уроке.
| Начало урока | Середина урока | Конец урока | |
| Плохое | |||
| Хорошее | |||
| Отличное |
Отметьте в ней ваше настроение на уроке.
VII. Домашнее задание.
Практическое задание: определить влажность воздуха дома и подумать, может ли она быть различной.