Информация 2. Биографические сведения

Эванжелиста Торричелли (15.10.1608 - 25.10.1647) - итальянский физик и математик из разряда” self - made man”. Родился в Фаэнце. Наиболее известны труды в области пневматики и механики. В 1641 сформулировал закон вытекания жидкости из отверстий в стенке открытого сосуда и вывел формулу для определения скорости вытекания. В 1643 году открыл атмосферное давление, первым объяснил ветер вариациями атмосферного давления. Показал возможность получения “торричеллиевой пустоты”, что послужило новому направлению исследований в физике - вакууму. Изобрел ртутный барометр (1644). Сформулировал принцип движения центров тяжести, заложил основы гидравлики. Достиг совершенства в конструировании микроскопов и шлифовании линз телескопов.

Блез Паскаль (19.06.1623 - 19.08.1662) - французский физик, математик, философ. Родился в Клермон-Ферране (провинция Овернь). Ученый из разряда” self - made man”, получил домашнее образование. С детства проявил незаурядные математические способности. Физические исследования относятся главным образом к гидростатике. В 1653 году ученый сформулировал основной закон гидростатики, установил принцип действия гидравлического пресса. Подтвердил существование атмосферного давления, высказал мысль, что атмосферное давление уменьшается с высотой, доказал, что воздух имеет вес, открыл, что показания барометра зависят от влажности и температуры воздуха, и поэтому его можно использовать для предсказания погоды. Изобрел счетную машину (1642-1644,) шприц и гидравлический пресс. Его именем названа единица давления – Паскаль. 1мм рт.ст.=133,322Па=1Торр (Торричелли).

Менделеев Дмитрий Иванович (8.2.1834-2.02.1907), русский химик, физико-химик, экономист. Родился в Тобольске и был семнадцатым ребенком в семье директора Тобольской гимназии

Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны (в

девичестве Корнильева). Дед Дмитрия Ивановича по линии отца

был священником в с. Тихомандрицы Тверской губернии. Как было

принято тогда у священнослужителей, четырем сыновьям были

даны разные фамилии. Иван Павлович получил фамилию соседних помещиков Менделеевых, один из братьев получил фамилию отца, два других стали именоваться Тихомандрицким и Покровским. При попытке поступить в Московский Университет Д.И. Менделеев получил отказ, т.к. по тем временам Тобольская гимназия была приписана к Казанскому учебному округу. По ходатайству матери 9августа 1850г. Дмитрия зачислили в студенты Главного педагогического института в С-Петербурге, на физико-математический факультет. Институт окончил с титулом “ Старший учитель” и золотой медалью.

Интеллектуальная собственность Менделеева Д.И. - более 500 публикаций. В том числе: 40 – по химии; 106 - по физико-химии;99 - по физике; 22 - по геодезии; 99 - по технике, промышленности; 36-по экономике и другие темы.

Основные формулы

1.Давление насыщенного пара над плоской поверхностью химически чистой воды: ; Па;

ж - вода

л -лед

2. Давление насыщенного пара вблизи сферической поверхности: ;

-давление над плоской поверхностью, r-радиус сферы, ρ_п, ρ_ж – плотность пара и

жидкости, - коэффициент поверхностного натяжения на границе жидкость-газ.

Знак: + над выпуклой; - над вогнутой поверхностями.

3. Давление идеального газа: , (уравнение Менделеева - Клапейрона);

4. Относительная влажность:

Образцы решения задач:

1. В комнате объемом поддерживается температура , а точка росы равна . Определите относительную влажность воздуха и количество водяных паров, содержащихся в комнате.

Дано: Решение:

Если воздух в комнате содержит некоторое количество водяных

паров, то при понижении температуры до точки росы эти пары

становятся насыщенными. По таблице зависимости давления

насыщенного пара от температуры, (Приложение. Таблица 2)

находим, что при оно равно .

Пусть пар при температуре создает в комнате давление

, если при этой температуре давления

насыщающих паров равно , то относительная влажность воздуха

в комнате . В случае понижения температуры до

пар в комнате стал бы насыщенным, и его давление стало равным

, тогда , масса пара в комнате остается

неизменной. Решаем уравнения совместно, получаем

,

Вопросы и задачи для самостоятельной работы

Вопросы:

1. Пользуясь фазовой диаграммой P-T для воды, поясните, что такое тройная точка? Что такое критическая точка? Поясните различие понятий газ, пар. (Приложение. Фигура 1)

2. Какого цвета водяной пар? Из чего состоит туман, облака - кучевые, предгрозовые? Из чего состоит след реактивного самолета?

3. Что такое влажность воздуха? Абсолютная, относительная влажность, единицы измерения.

4. Громадная часть поверхности Земли покрыта водной оболочкой. Почему, несмотря на это, атмосфера не насыщена водяными парами?

5. Дайте ваше понимание: точка росы; точка инея.

6. В чем физическая причина того, что замерзание воды в стенах может приводить к их разрушению.

7. Во время сильных морозов деревянный дом трещит – почему? Сырые дрова, горящие в печи, стреляют – почему?

8. Зимой греет, весной тлеет – это о чем?

9. Относительная влажность воздуха зимой и летом одинакова и равна . Что можно сказать о величинах абсолютных влажностей летом и зимой? Для конкретности рассмотрите случай и . Давление насыщенных паров воды при температуре равно

10. Почему количество влаги в воздухе имеет большое значение для нашего самочувствия и здоровья? Почему в теплый сухой день самочувствие лучше, чем в теплый, но сырой?

11. В помещениях для одинакового ощущения комфорта температура воздуха зимой должна быть выше, чем летом? Частично эффект объясняется различием в относительной влажности воздуха, частично за эффект ответственна температура стен. В чем здесь причина?

12. Почему у пришедших с холода в комнату запотевают очки?

13. В закрытом сосуде с водяными парами находится на дне водяная “лужа” и капли воды радиусом r. Капли испаряются, а на поверхности “лужи” происходит конденсация. Почему?

14. В помещении вследствие неправильной расстановки приборов отопления часто на наружных стенах выступает сырость. Это иногда неверно объясняют тем, что стены пропускают влагу. Причина сырости заключается в том, что температура у наружной стены значительно ниже температуры комнаты и может даже опуститься ниже точки росы. Предположим, что гигрометр показывает нормальную влажность . Температура воздуха в помещении 18⁰С. До какой величины должна опуститься температура у наружной стены, чтобы на ней выступила сырость?

15. На внутренних поверхностях стен (ограждающие конструкции), появились признаки сырости. Это чаще всего бывает весной после отключения центрального отопления или осенью до его включения. Поясните, откуда появляется эта влага?

Задачи:

2.1. Относительная влажность воздуха днем при температуре 30⁰С равна 55%. Ночью температура упала до 16⁰С. Выпадет ли роса? Если да, то сколько из каждого м ³?

2.2. Каково давление водяных паров вблизи капельки воды, радиус которой , при температуре , поверхностное натяжение воды ; .

2.3. В 1м³ охлаждающегося воздуха находится 8,3г водяных паров.

а) При какой температуре начинается конденсация, если центром конденсации являются пылинки, которые можно принять за шарики с диаметром ? Поверхностное натяжение воды принять .

б) При какой температуре начнется конденсация паров в пористом материале, смачиваемом водой, если диаметр каналов в нем ?

2.4. Относительная влажность воздуха, при температуре , равна . Какой будет относительная влажность, если воздух нагреть при постоянном объеме до . Давление насыщенных паров воды при равно , при равно .

2.5. При открывании двери деревенской бани, где воздух насыщен водяными парами, наружу воздух выходит с клубами белого тумана (сконденсированного водяного пара). Какое количество воды оседает в виде тумана на 1м³ выходящего воздуха. Если температура в бане , а снаружи , причем относительная влажность наружного воздуха . Давление насыщенных паров и соответственно.

2.6. Может ли в 1м³ воздуха при температуре , содержаться 12г водяных паров? При какой наименьшей температуре, возможно, такое содержание водяных паров в 1м³ воздуха? Давление насыщенных паров при этой температуре .

2.7. Стена дома из туфобетона имеет толщину и коэффициент теплопроводности . Температура наружного воздуха , внутреннего , коэффициенты теплоотдачи , . Определите предельно допустимую влажность воздуха внутри помещения, при которой начинается выделение влаги: а) на поверхности стены; б) в углу.

2.8. Весной по металлическим трубам холодного водоснабжения течет вода при температуре . Чему равна относительная влажность воздуха в помещении, если внутренняя температура , , а на трубе обнаружились признаки “запотевания”?

2.9. В замкнутом помещении относительная влажность воздуха при температуре равна . Какова будет относительная влажность , если этот воздух будет нагрет до температуры . Давление насыщенных паров воды при этих температурах соответственно равны , .

2.10. Температура внутри помещения и относительная влажность (повышенная). Температура снаружи помещения . Общее термическое сопротивление стены , внутреннего пристеночного слоя . Выпадет ли роса: на внутренней поверхности; в углу помещения? Точка росы в условиях задачи .