Номер 4, страница 69 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

4. Как изменяются абсолютная и относительная влажности воздуха при его нагревании?

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть определения абсолютной и относительной влажности и их зависимость от температуры. Будем исходить из того, что нагревание воздуха происходит в замкнутом объеме (например, в комнате) без добавления или удаления водяного пара.

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность ($ \rho_a $) — это физическая величина, равная массе водяного пара ($ m $), содержащегося в единице объема воздуха ($ V $). Она рассчитывается по формуле:

$ \rho_a = \frac{m}{V} $

При нагревании воздуха в помещении его объем $ V $ можно считать постоянным (он равен объему комнаты). Масса водяного пара $ m $ также остается неизменной, так как нет источников или стоков влаги. Поскольку и числитель ($ m $), и знаменатель ($ V $) в формуле остаются постоянными, абсолютная влажность при нагревании не изменяется.

Относительная влажность

Относительная влажность ($ \phi $) показывает, насколько воздух далек от насыщения паром. Она равна отношению абсолютной влажности $ \rho_a $ к плотности насыщенного водяного пара $ \rho_{н.п.} $ при данной температуре $ T $, выраженному в процентах:

$ \phi = \frac{\rho_a}{\rho_{н.п.}(T)} \cdot 100\% $

Ключевым моментом является то, что плотность насыщенного пара $ \rho_{н.п.} $ — то есть максимальное количество влаги, которое может содержаться в воздухе — сильно зависит от температуры. С ростом температуры $ T $ значение $ \rho_{н.п.}(T) $ значительно возрастает.

Таким образом, при нагревании воздуха в формуле для относительной влажности числитель ($ \rho_a $) остается постоянным, а знаменатель ($ \rho_{н.п.}(T) $) увеличивается. В результате этого вся дробь, а значит, и относительная влажность, уменьшается. Это явление мы наблюдаем в быту: когда зимой включают отопление, воздух в квартире становится более сухим, хотя фактическое количество воды в нем не изменилось.

Ответ: При нагревании воздуха (в замкнутом объеме без изменения влагосодержания) его абсолютная влажность не изменяется, а относительная влажность уменьшается.