давление в комнате при температуре 20
Расчеты, связанные с водяным паром
Задача 32.
В комнате объемом 45 м 3 при температуре 25,0 °С относительная влажность воздуха равна 70% или 0,7. Определите массу водяного пара в комнате, если давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 3,17 кПа.
Решение:
Массу водяного пара в комнате можно определить из уравнения Менделеева-Клапейрона.
Температура, объем и молярная масса пара известны. Для определения давления водяного пара используем формулу относительной влажности.
При подставлении значения давления (фрн) в уравнение Клапейнона-Менделеева, то найдем массу пара m, получим:
Ответ: масса водяного пара в комнате составляет 738 г.
Задача 33.
В комнате объемом 20,0 м 3 температура воздуха равна 20,0 °С, а его относительная влажность составляет 20,0 %. Какое количество воды следует испарить, чтобы относительная влажность воздуха в комнате достигла 60,0 %? Известно, что при 20,0 °С давление насыщенного пара равно 2,33 кПа, молярная масса воды составляет 18,0 г/моль.
Решение:
Масса водяного пара в воздухе определяется следующими формулами:
при влажности ф1 = 20 %:
р1 — плотность водяного пара в воздухе при влажности 20 %; V — объем комнаты;
при влажности ф2 = 50%:
р2 — плотность водяного пара в воздухе при влажности 60 %.
Масса воды, которую следует испарить для повышения влажности воздуха, определяется разностью
Плотность водяного пара при увеличении влажности увеличивается и определяется следующими формулами:
при влажности ф1 = 20%:
p1 — давление ненасыщенного водяного пара при влажности 20%; M — молярная масса водяного пара (воды); R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль . К); T — температура воздуха, T = 273 + 20 = 293 K;
при влажности ф2 = 50%:
p2 — давление ненасыщенного водяного пара при влажности 60 %.
Формула для расчета искомой величины принимает вид:
Давления ненасыщенного водяного пара найдем из формулы ф = (p . 100 %)/p0:
при влажности ф1 = 20%:
р1 — первоначальная влажность воздуха, ф1 = 20%; p0 — давление насыщенного пара при температуре T = 293 К;
при влажности ф2 = 60%:
ф2 — влажность воздуха после испарения некоторого количества воды, ф2 = 60 %.
Подстановка полученных выражений в формулу для ∆m дает:
Ответ: Для указанного повышения влажности воздуха в комнате необходимо испарить 137,8 г воды.
Задача 34.
Определить состояние водяного пара, находящегося под давлением pп = 246660 Па, если его температура составляет:
а) t1 = 115 °С; б) t2 = 132 °С.
Решение:
Согласно табличным данным, давлению pп = 246,66 кПа соответствует температура насыщения tн = 127°С. Поскольку t1 tн, т.е. пар является перегретым.
Ответ: а) влажный; б) перегретый.
Задача 35.
Водяной пар, имеющий температуру t = 150 °С, находится под давлением pп = 0,4 МПа. Определить степень его насыщенности.
Решение:
По табличным данным, применив метод интерполяции, определяем, что температуре t = 150°С соответствует давление насыщения pн = 475722 Па. Далее, использовав формулу:
Находим степень насыщенности пара, получим:
Расчеты, связанные с водяным паром
Задача 32.
В комнате объемом 45 м 3 при температуре 25,0 °С относительная влажность воздуха равна 70% или 0,7. Определите массу водяного пара в комнате, если давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 3,17 кПа.
Решение:
Массу водяного пара в комнате можно определить из уравнения Менделеева-Клапейрона.
Температура, объем и молярная масса пара известны. Для определения давления водяного пара используем формулу относительной влажности.
При подставлении значения давления (фрн) в уравнение Клапейнона-Менделеева, то найдем массу пара m, получим:
Ответ: масса водяного пара в комнате составляет 738 г.
Задача 33.
В комнате объемом 20,0 м 3 температура воздуха равна 20,0 °С, а его относительная влажность составляет 20,0 %. Какое количество воды следует испарить, чтобы относительная влажность воздуха в комнате достигла 60,0 %? Известно, что при 20,0 °С давление насыщенного пара равно 2,33 кПа, молярная масса воды составляет 18,0 г/моль.
Решение:
Масса водяного пара в воздухе определяется следующими формулами:
при влажности ф1 = 20 %:
р1 — плотность водяного пара в воздухе при влажности 20 %; V — объем комнаты;
при влажности ф2 = 50%:
р2 — плотность водяного пара в воздухе при влажности 60 %.
Масса воды, которую следует испарить для повышения влажности воздуха, определяется разностью
Плотность водяного пара при увеличении влажности увеличивается и определяется следующими формулами:
при влажности ф1 = 20%:
p1 — давление ненасыщенного водяного пара при влажности 20%; M — молярная масса водяного пара (воды); R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль . К); T — температура воздуха, T = 273 + 20 = 293 K;
при влажности ф2 = 50%:
p2 — давление ненасыщенного водяного пара при влажности 60 %.
Формула для расчета искомой величины принимает вид:
Давления ненасыщенного водяного пара найдем из формулы ф = (p . 100 %)/p0:
при влажности ф1 = 20%:
р1 — первоначальная влажность воздуха, ф1 = 20%; p0 — давление насыщенного пара при температуре T = 293 К;
при влажности ф2 = 60%:
ф2 — влажность воздуха после испарения некоторого количества воды, ф2 = 60 %.
Подстановка полученных выражений в формулу для ∆m дает:
Ответ: Для указанного повышения влажности воздуха в комнате необходимо испарить 137,8 г воды.
Задача 34.
Определить состояние водяного пара, находящегося под давлением pп = 246660 Па, если его температура составляет:
а) t1 = 115 °С; б) t2 = 132 °С.
Решение:
Согласно табличным данным, давлению pп = 246,66 кПа соответствует температура насыщения tн = 127°С. Поскольку t1 tн, т.е. пар является перегретым.
Ответ: а) влажный; б) перегретый.
Задача 35.
Водяной пар, имеющий температуру t = 150 °С, находится под давлением pп = 0,4 МПа. Определить степень его насыщенности.
Решение:
По табличным данным, применив метод интерполяции, определяем, что температуре t = 150°С соответствует давление насыщения pн = 475722 Па. Далее, использовав формулу:
Находим степень насыщенности пара, получим:
Давление в комнате при температуре 20
Какова относительная влажность воздуха при температуре 20 °С, если точка росы 12 °С? Давление насыщенного водяного пара при 20 °С равно 2,33 кПа, а при 12 °С — 1,40 кПа. Ответ выразите в процентах и округлите до целых.
Точка росы — это значение температуры газа, при достижении которой водяной пар, содержащийся в газе, охлаждаемом изобарически, становится насыщенным. Поскольку в нашем случае точке росы соответствует температура заключаем, что парциальное давление пара в воздухе равно 1,40 кПа. Следовательно, относительная влажность воздуха при
равна
Нельзя ТАК определять парциальное давление, так как одна и та же концентрация молекул при точке росы и данной температуре даёт РАЗНОЕ давление. Надо делать поправку на температуру. Лучше такие задачи решать через плотность пара, которая при точке росы и заданной температуре одинакова.
Здравствуйте! Это, действительно, довольно тонкий вопрос, как определять влажность воздуха. В данном случае охлаждение воздуха происходит при постоянном давлении, тогда справедлива формула Вы говорите об определении относительной влажности в герметичном сосуде, в котором неизменным остаётся не давление, а объём воздуха, тогда относительную влажность воздуха, действительно, нужно вычислят с поправкой на температуру:
где
— температура газа,
— температура точки росы,
— плотность насыщенного пара при температуре
— плотность насыщенного пара при температуре
Значительно более подробно этот вопрос рассмотрен здесь:
Давление в комнате при температуре 20
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.
За 1,5 часа работы увлажнителя испарится 0,2 · 1,5 = 0,3 л воды, т. е. 0,3 кг воды. Парциальное давление этих водяных паров А значит, относительная влажность в комнате увеличится на
Таким образом, относительная влажность воздуха равна
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3 | ||||||
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка | 2 | ||||||
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. Давление в комнате при температуре 20Относительной влажностью называют отношение давления пара к давлению насыщенного пара при той же температуре: Тогда давление водяных паров в комнате в начале и в конце работы увлажнителя принимает значения: Функция увлажнителя — превратить воду, которая есть в его распоряжении в водяной пар. Тем самым в комнате увеличивается масса водяного пара воздуха и как следствие увеличивается влажность. Пусть Запишем уравнение Менделеева — Клапейрона для двух состояний водяного пара: Вычтем из нижнего уравнения верхнее: Выразим отсюда высоту комнаты:
|