При этом в сосуде появляется туман что означает что температура воздуха
Карточки: Почему появляется туман
Что такое туман, почему он образуется и не вредно ли для здоровья дышать таким воздухом?
Жители Ташкента и ряда регионов Узбекистана в последние дни регулярно наблюдают туман, который особенно заметен в ночное время и по утрам. Это природное явление вызывает не только заметное ухудшение видимости, но и массу необоснованных сомнений и страхов.
Откуда в воздухе берется вода?
В воздухе всегда содержатся невидимые человеческому глазу водяные пары, и даже под раскаленным солнцем пустыни Сахара относительная влажность воздуха составляет не менее 20−30%. В городах вода круглый год испаряется в воздух с поверхности каналов и водоемов, ее выделяют растения, а также водяной пар при сгорании топлива образуют автомобили, домашние печи и промышленные предприятия.
Почему образуется туман?
Туман обычно возникает при испарении воды с теплой поверхности в холодный воздух, или при охлаждении насыщенных влагой теплых воздушных потоков. Например, туман можно часто наблюдать вечером или с утра из-за сильного ночного охлаждения слоя воздуха у земли. Охлажденный воздух оказывается пересыщенным влагой, отчего водяной пар превращается в мелкие капельки воды. Также туман возникает, когда теплый влажный воздух натекает на холодную поверхность.
В холодный период года чаще встречается другой вариант — образование тумана над теплой поверхностью воды или земли. Дело в том, что в морозы воздух охлаждается заметно быстрее, чем земля и вода, отчего воздух над водной гладью или землей всегда теплее остального. После того как такой теплый воздух смешивается с холодными воздушными потоками, он начинает охлаждаться, выделяя пар, в результате чего у самой земли образуется «облако». Поэтому в холодное время года реки и открытые водоемы зачастую покрыты густой туманной пеленой.
При этом в городах туманы бывают более плотными и устойчивыми, чем на открытых пространствах: в городском воздухе заметно больше пыли, сажи и других частиц, которые служат «ядрами конденсации» и способствуют активному образованию капель из водяного пара.
Почему эти капли не видны глазу?
Все просто — они микроскопические: как правило, размер капелек воды в тумане составляет от 1 до 60 мкм. Для сравнения: толщина человеческого волоса — 80−120 мкм (0,08−0,12 мм). Обычно в теплое время года размер капель в тумане колеблется от 5 до 15 мкм, а во время морозов — от 2 до 5 мкм, поэтому зимний холодный туман не такой густой, как летний.
Куда исчезает туман?
Любой туман рассеивается после прогревания воздуха. Когда солнечные лучи согревают поверхность земли, нагревается и приземный воздух, вследствие чего мельчайшие капли воды в нем испаряются и снова превращаются в пар.
Продолжительность туманов обычно составляет от получаса до нескольких суток (особенно во время холодов или при столкновении теплых и холодных воздушных и водных потоков, например, туман над рекой).
Правда, что туман бывает сиреневым?
Правда. Причем туман может быть не только сиреневым, но и голубым и даже желтым. Цвет тумана зависит в первую очередь от размера содержащихся в нем капель воды, который влияет на преломление солнечного света.
Если диаметр капель заметно превышает 1 мкм, то они равномерно рассеивают световые волны во всем диапазоне, отчего такой туман кажется молочно-белым. А мелкие капли с диаметром менее 1 мкм больше рассеивают короткие световые волны, поэтому туман кажется сиреневым или голубым. В крупных городах туман может приобретать и желтый оттенок: это связано с присутствием в воздухе пыли, сажи и прочих химических соединений.
Туманы сопровождаются заметным ухудшением видимости, в результате чего создаются неблагоприятные условия для управления автомобильным, железнодорожным и авиационным транспортом. И чем более плотный образовался туман, тем больше опасности он несет.
Самая неприятная особенность тумана состоит в том, что он способствует обману зрения. Человеческий глаз в таких условиях может ошибочно определять скорость движения и расстояние до других объектов, из-за этого заметно повышается риск возникновения ДТП и других аварий. Труднее всего при густом тумане приходится пилотам самолетов: для безопасности пассажиров при посадке им приходится уходить на запасные аэродромы.
Чем туман опасен для здоровья человека?
Обычный туман, образующийся в чистом воздухе, совершенно безвреден для здоровья при условии, что человек одет по погоде. Дышать таким воздухом скорее непривычно, потому что влажность воздуха при тумане обычно близка к 100%.
Другое дело — образующийся в мегаполисах смог, содержащий не только капельки воды, но и частички пыли, выхлопы автомобилей, выбросы промышленных предприятий, ТЭЦ и другие загрязнения. Этим объясняется специфический запах, которым может «пахнуть» туман в городе. Он, безусловно, может нанести вред дыхательной и сердечно-сосудистой системам человеческого организма, а также негативно воздействует на всю окружающую среду — растения, животных и даже сооружения в городе.
Как вести себя в условиях тумана водителям и пешеходам?
Перед началом движения водителям нужно обозначить транспортное средство для других участников движения: включить габаритные огни, ближний свет фар, противотуманные фары и задние фонари. Не следует включать при густом тумане дальний свет фар: он никак не улучшит видимость, а только создаст перед автомобилем яркое пятно, слепящее водителя.
Плавная манера езды без резких ускорений и перестроений — залог безопасности на дороге при наличии тумана. Водителю также следует снизить привычный скоростной режим. Есть «золотое» правило — скорость движения при тумане не должна превышать половины дальности видимости дороги. Например, при видимости дороги в пределах 100 м, скорость движения должна быть не выше 50 км/ч.
Пешеходам следует более аккуратно переходить дорогу и не выскакивать перед приближающимся автомобилем. Несмотря на наличие фар, водитель может не заметить пешехода или попросту растеряться от неожиданности, что легко приведет к трагедии.
Подготовлено по материалам: Зверев А.С. Туманы и их предсказание, Л., 1954; Хргиан А.Х. Физика атмосферы, М., 1969; Тарасов Л.В. Физика в природе М:. Просвещение, 1995.
При этом в сосуде появляется туман что означает что температура воздуха
Можно ли наблюдать туман, если известно, что температура и давление воздуха не изменились? Ответ поясните.
При определённых условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Капельки воды имеют диаметр от 0,5 до 100 мкм.
Возьмём сосуд, наполовину заполним водой и закроем крышкой. Наиболее быстрые молекулы воды, преодолев притяжение со стороны других молекул, выскакивают из воды и образуют пар над поверхностью воды. Этот процесс называется испарением воды. С другой стороны, молекулы водяного пара, сталкиваясь друг с другом и с другими молекулами воздуха, случайным образом могут оказаться у поверхности воды и перейти обратно в жидкость. Это конденсация пара. В конце концов, при данной температуре процессы испарения и конденсации взаимно компенсируются, то есть устанавливается состояние термодинамического равновесия. Водяной пар, находящийся в этом случае над поверхностью жидкости, называется насыщенным.
Если температуру повысить, то скорость испарения увеличивается, и. равновесие устанавливается при большей плотности водяного пара. Таким образом, плотность насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (см. рисунок).
Для возникновения тумана необходимо, чтобы пар стал не просто насыщенным, а пересыщенным. Водяной пар становится насыщенным (и пересыщенным) при достаточном охлаждении (процесс АВ) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс АС). Соответственно выпадающий туман называют туманом охлаждения и туманом испарения.
Второе условие, необходимое для образования тумана, — это наличие ядер (центров) конденсации. Роль ядер могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Чем больше загрязнённость воздуха, тем большей плотностью отличаются туманы.
Влажность! Всюду водяные пары
Теория
В воздухе, как мы знаем, существуют расстояния между молекулами. Возьмем гипотетический шар 1м³ с температурой 40 °С и заполним его 4 молекулами воды.
Между молекулами остается пространство, которое заполняется молекулами воды, пусть остается 5 свободных мест.
Если все 5 «вакатных» мест заняты, то относительная влажность составляет 100% (5 из 5). Такое состояние еще называют насыщенным паром.
Если нашлось только 3 молекулы воды, то относительная влажность составляет 60% (3 из 5).
Относительная влажность — величина, показывающая насколько далек пар от насыщения (сколько молекул воды могут занять свободные места).
Если же теперь взвесить первоначальный шар только с воздухом, а затем с воздухом и водой, то изменение массы и будет абсолютной влажностью
Абсолютная влажность — м асса молекул воды при данной температуре.
Точка росы — это температура, при которой водяной пар становится насыщенным (не осталось свободного места для молекул воды).
Надеюсь, ты читал внимательно и заметил, что все сравнения мы проводили при одной температуре. Можно находить относительную и абсолютную влажность только при одинаковой температуре!
При увеличении температуры растет абсолютная влажность. При T↑ Eк↑, значит, расстояние между молекулами воздуха увеличивается, тогда для молекул воды места будет больше. С ростом температуры увеличивается максимальная влажность.
Максимальная влажность — максимальное количество газообразной воды, которое может поместиться в заданном объеме.
Туман
Тума́н — атмосферное явление, скопление воды в воздухе, когда образуются мельчайшие продукты конденсации водяного пара.
Почему слева на фото есть туман, справа его нет?
Туман возникает не всегда при низких температурах. Если на улице температура низкая, это не значит, что там появится туман. Туман возникает при резком спаде температур. Днем, например, температура была высокой, поэтому много влаги испарилось в воздух. Ночью температура быстро опустилась — той влаги, что содержалась в воздухе до падения температуры (и была незаметна), становится слишком много — воздух становится перенасыщенным водой, и часть ее оседает в виде росы, а часть находится во взвешенном состоянии в воздухе. Это и есть сам туман.
Задачи
Для решения задач требуется две дополнительные формулы, помимо основных формул МКТ:
Плотность пара делим на плотность насыщенного пара при данной температуре или давление пара делим на давление насыщенного пара при данной температуре.
В скобочках написаны советы, когда какой формулой пользоваться:
Задача №1 Плотность водяного пара при температуре 25 °С равна 23 г/м³. Насыщенная это пар или ненасыщенный?
Насыщенный пар имеет относительную влажность φ = 100%. Для того, чтобы определить это, нужно открыть таблицу зависимости плотности насыщенного пара от температуры:
Ответ: насыщенный.
Задача №2 Относительная влажность воздуха равна 42 %, парциальное давление пара при температуре 20 °С равно 980 Па. Каково давление насыщенного пара при заданной температуре?
Парциа́льное давление — давление отдельно взятого компонента газовой смеси. Воздух состоит из множества газов, давление одного из газов равно 980 Па.
Нужно найти давление насыщенного пара, значит, воспользуемся формулой относительной влажности через давления:
Температура не меняется, значит, ее никак использовать не нужно.
Задача №3 На рисунке изображена зависимость давления p насыщенного водяного пара от температуры t. Точкой A на этом графике обозначено состояние пара, находящегося в закрытом сосуде. Чему равна относительная влажность воздуха в этом сосуде? 
О том, что показано на графике: 
Что самое главное при нахождение относительной влажности? Конечно, одинаковая температура!
Сравниваем давления только при одинаковой температуре:
Начальная температура 80 °С и начальное давление 30 кПа, а давленые насыщенного пара при 80 °С 40 кПа, тогда:
Ответ: 0,75
Задача №4 При температуре t = 20 °С относительная влажность в комнате φ1 = 20%. Какую массу воды нужно испарить для увеличения влажности до φ2 = 50%, если объем комнаты V = 40 м³? Плотность насыщенных паров воды при температуре t = 20 °С равна ρ₀ = 1,73⋅10⁻² кг/м
Комнату можно представить в виде закрытого сосуда, значит, для нахождения относительной влажности воспользуемся формулой через плотность:
Изменение массы (сколько нужно испарить) найдем по определению:
Ответ: 0,21 кг
Задача №5 В сосуде объёмом 3 л при температуре +70 °C находится смесь воздуха с водяными парами. Давление в сосуде равно 99,2 кПа, относительная влажность воздуха 50 %. Давление насыщенного водяного пара при данной температуре равно 31,1 кПа. Какое количество воздуха находится в сосуде?
Как вещи постепенно все труднее упаковывать в чемодан, так и давление все труднее и труднее повышать.
По закону Дальтона давление смеси газов равно сумме всех отдельных газов (Как объем полностью забитого чемодана равен сумме объемов всех вещей в нем).
Давление насыщенных водяных паров и относительная влажность известны, тогда можно найти давление паров:
Выразим давление сухого воздуха и представим его через уравнениеие Менделеева-Клапейрона:
Задача №6 В закрытом сосуде объёмом 6 л при температуре +17 °C находится воздух, имеющий влажность 25%. Давление насыщенных паров воды при этой температуре равно 1875 Па. Какую массу воды надо испарить в сосуде при данной температуре для того, чтобы влажность воздуха стала равна 100%? Ответ выразите в миллиграммах и округлите до целого числа.
25% влажности уже есть, нам осталось добавить еще 75% и найти, сколько нужно добавить давления:
Остается выразить массу из уравнения Менд.-Кл. и подставить числа:
Задача №7 В комнате размерами 4×5×3 м, в которой воздух имеет температуру 10 °C и относительную влажность 30 %, включили увлажнитель воздуха производительностью 0,2 л/ч. Чему станет равна относительная влажность воздуха в комнате через 1,5 ч? Давление насыщенного водяного пара при температуре 10 °C равно 1,23 кПа. Комнату считать герметичным сосудом. (ЕГЭ 2019)
Для начала найдем, сколько обрзовалось воды за 1,5 часа с мощностью 0,2 л/ч.
Начальное давление в комнате можно найти уже по известной нам формуле:
С этими знаниями через уравнение Менд.-Кл. найдем начальную массу воды в газообразном состоянии:
Через 1,5 часа в воздухе окажется почти полкило воды, найдем давление:
Ответ: 83%
Задача №8 Два сосуда объёмами 20 л и 30 л, соединённые трубкой с краном, содержат влажный воздух при комнатной температуре. Относительная влажность в сосудах равна соответственно 30% и 40%. Если кран открыть, то какой будет относительная влажность воздуха в сосудах после установления теплового равновесия, считая температуру постоянной? (ЕГЭ 2015)
В данной задаче говорится о закрытых сосудах, значит, через какую формулу будем выражать относительную влажность? Да, через плотность!
Плотность можно найти через отношение массы к объему, а дальше расписываем как сумму масс и объемов:
Остается соединить выведенные соотношения (1), (2), (3), сократить плотность насыщенных паров и получить ответ:
Задача №9 После тёплого летнего дождя относительная влажность воздуха уповерхности земли достигла 100%. При этом плотность влажного воздуха (масса пара и воздухав 1 м³) оказалась равной ρ = 1171 г/м³, его давление p = 100 кПа и температура 22 °C. Найти по этим данным давление насыщенного водяного пара при температуре 22 °C. Молярная массавоздуха Mв = 29 г/моль. (МФТИ 1999)
По закону Дальтона запишем, что плотность и давление влажного воздуха находятся как сумма сухового воздуха и пара:
Выразим через уравнение Менд.-Кл. плотность сухового воздуха через давление:
А теперь наоборот выразим давление пара через плотность:
Подставляя теперь в ур-ие (4) ур-ие (2), ур-ие (3) и затем ур-ие (1) получим уравнение относительно давления пара:
Остается выразить и подставить значения:
Ответ: 2,7 кПа
Хорошая тема, и в баньку с ней сходить можно, и с туманом познакомиться. Не знаю, чего она так вам не нравится. Помни, какую формулу и где лучше применить — это на порядок упростит решение задач!
В качестве закрепления материала решите несколько похожих задач с ответами.
При этом в сосуде появляется туман что означает что температура воздуха
Одним из возможных способов охлаждения зеркальца конденсационного гигрометра является испарение на обратной стороне зеркальца жидкости, в результате чего от зеркальца отнимается теплота испарения. Какую жидкость лучше для этого использовать — эфир или воду? Давления насыщенных паров эфира и воды при комнатной температуре равны 60 кПа и 2,3 кПа, соответственно. Ответ поясните.
В воздухе всегда присутствуют водяные пары, концентрация которых может быть различной. Опыт показывает, что концентрация паров не может превышать некоторого максимально возможного значения nmax (для каждой температуры это значение своё). Пары с концентрацией, равной nmax, называются насыщенными. С ростом температуры максимально возможная концентрация водяных паров также растёт. Отношение концентрации n
водяных паров при данной температуре к максимально возможной концентрации при той же температуре называется относительной влажностью, которая обозначается буквой f. Относительную влажность
принято измерять в процентах. Из сказанного следует, что f = (n/nmax) · 100%.
При этом относительная влажность не может превышать 100%.
Пусть при некоторой температуре t концентрация водяных паров в воздухе равна n, а относительная влажность меньше, чем 100%. Если температура будет понижаться, то вместе с ней будет уменьшаться и величина nmax, а значит, относительная влажность будет увеличиваться. При некоторой критической температуре относительная влажность достигнет значения 100% (в этот момент концентрация водяных паров станет максимально возможной при данной температуре). Поэтому дальнейшее понижение температуры приведёт к переходу водяных паров в жидкое состояние — в воздухе образуются капли тумана, а на предметах выпадут капли росы. Поэтому упомянутая выше критическая температура называется точкой росы (обозначается tр).
На измерении точки росы основано действие прибора для определения относительной влажности воздуха — конденсационного гигрометра. Он состоит из зеркальца, которое может охлаждаться при помощи какого-либо
устройства, и точного термометра для измерения температуры зеркальца. При понижении температуры зеркальца до точки росы на нём выпадают капли жидкости. Величину относительной влажности воздуха определяют по измеренному значению точки росы при помощи специальных таблиц.
Существует ещё одна разновидность тумана — ледяной туман. Он наблюдается при температурах ниже −(10 ÷ 15) °C и состоит из мелких кристалликов льда, которые сверкают либо в лучах солнца, либо в свете луны или фонарей. Особенностью ледяного тумана является то, что он может наблюдаться и при относительной влажности, меньшей 100% (даже менее 50%). Условием возникновения ледяного тумана при низкой относительной влажности является очень низкая температура (ниже −30 °C) и наличие обильных источников водяного пара (например, труб и сточных водоёмов
промышленных предприятий, печных труб жилых помещений, выхлопных труб мощных двигателей внутреннего сгорания и т. п.). Поэтому ледяной туман при низкой влажности наблюдается в населённых пунктах, на крупных железнодорожных станциях, на активно действующих аэродромах и т. п.
При этом в сосуде появляется туман что означает что температура воздуха
Можно ли наблюдать процесс пузырькового кипения воды на космической станции в условиях невесомости? Ответ поясните.
Ежедневно мы наблюдаем, как вода и её пар переходят друг в друга. Лужи на асфальте после дождя высыхают, а водяной пар в воздухе по утрам часто превращается в мельчайшие капельки тумана.
Что произойдёт, если сосуд с некоторым объёмом жидкости закрыть крышкой? Каждую секунду поверхность жидкости по-прежнему будут покидать самые быстрые молекулы, её масса будет уменьшаться, а концентрация молекул пара – увеличиваться. Одновременно с этим в жидкость из пара будет возвращаться часть его молекул, и чем больше будет концентрация пара, тем интенсивней будет процесс конденсации. Наконец наступит такое состояние, когда число молекул, возвращающихся в жидкость в единицу времени, в среднем станет равным числу молекул, покидающих её за это время. Такое состояние называют динамическим равновесием, а соответствующий пар — насыщенным паром.
Давление насыщенного пара зависит от вида жидкости и температуры. Чем тяжелее оторвать молекулы жидкости друг от друга, тем меньше будет давление её насыщенного пара. Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры представлена на рисунке.
Кипением называется процесс образования большого числа пузырьков пара, происходящий по всему объёму жидкости и на её поверхности при нагревании. На самом деле эти пузырьки присутствуют в жидкости всегда, но их размеры растут и они становятся заметны только при кипении. Пузырьки расширяются и под действием выталкивающей силы Архимеда отрываются от дна, всплывают и лопаются на поверхности.
Кипение начинается при той температуре, когда пузырьки газа имеют возможность расширяться, а это происходит, если давление насыщенного пара вырастет до атмосферного давления. Таким образом, температура кипения — это температура, при которой давление насыщенного пара данной жидкости равно атмосферному давлению (давлению над поверхностью жидкости).