Номер 265, страница 54 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

265. На улице моросит холодный дождь. Как изменится относительная влажность воздуха в теплой комнате, если открыть окно для проветривания? Изменением температуры воздуха в комнате пренебречь.

Решение

Относительная влажность воздуха $ \phi $ определяется как отношение парциального давления водяного пара в воздухе $ p $ к давлению насыщенного водяного пара $ p_{н} $ при той же температуре, выраженное в процентах:

$ \phi = \frac{p}{p_{н}} \cdot 100\% $

Давление насыщенного пара $ p_{н} $ зависит только от температуры. По условию задачи, температурой воздуха в комнате $ T_{комн} $ можно пренебречь, следовательно, она остается постоянной. Это означает, что знаменатель в формуле, $ p_{н}(T_{комн}) $, является постоянной величиной. Таким образом, изменение относительной влажности $ \phi $ в комнате будет полностью определяться изменением парциального давления водяного пара $ p $ (которое характеризует абсолютную влажность).

Рассмотрим условия на улице и в комнате. На улице идет холодный дождь. Это означает, что наружный воздух насыщен водяным паром, и его относительная влажность близка к 100%. Парциальное давление водяного пара на улице $ p_{ул} $ равно давлению насыщенного пара при уличной температуре $ T_{ул} $:

$ p_{ул} \approx p_{н}(T_{ул}) $

Когда мы открываем окно для проветривания, воздух из улицы начинает поступать в комнату, и со временем парциальное давление пара в комнате $ p_{комн} $ будет стремиться к значению парциального давления на улице $ p_{ул} $. То есть, в комнату поступает воздух с абсолютной влажностью, соответствующей $ p_{н}(T_{ул}) $.

В теплой комнате воздух, как правило, имеет относительную влажность значительно ниже 100%. Это связано с тем, что воздух, попадающий в помещение с холодной улицы, нагревается. При нагревании абсолютная влажность (и парциальное давление $ p $) почти не меняется, а давление насыщенного пара $ p_{н} $ сильно возрастает. В результате относительная влажность воздуха падает. Поэтому можно с большой долей уверенности предположить, что абсолютная влажность воздуха в комнате до проветривания была ниже, чем абсолютная влажность насыщенного холодного воздуха на улице. То есть, $ p_{комн, \, нач} < p_{ул} $.

Следовательно, при проветривании в комнату будет поступать воздух с более высокой абсолютной влажностью (большим парциальным давлением водяного пара). В результате парциальное давление водяного пара в комнате $ p $ увеличится.

Поскольку парциальное давление $ p $ (числитель в формуле) увеличится, а давление насыщенного пара $ p_{н} $ (знаменатель) останется неизменным, то относительная влажность воздуха $ \phi $ в теплой комнате возрастет.

Ответ: Относительная влажность воздуха в теплой комнате увеличится.