матеріал 15

249. Відносна вологість. Точка роси. Частина 1.

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №249. Відносна вологість. Точка роси. Частина 1.

Очікувані результати навчання:

формулює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими гіпотези відповідно до проблеми і мети дослідження, визначає завдання [12 ПРО 1.2.2]
здійснює самостійно або у співпраці з іншими дослідження, фіксує результати [12 ПРО 1.4.2]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
інтерпретує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб [12 ПРО 2.2.2]
порівнює, аналізує самостійно або у співпраці з іншими природні і техногенні об’єкти, явища і процеси на основі наукових методів пізнання та законів природи [12 ПРО 3.1.1]
застосовує самостійно або у співпраці з іншими наукове знання і власний досвід для розв’язання життєвої/ навчальної проблеми [12 ПРО 4.3.2]

Мета уроку:

фізичними процесами пароутворення, конденсації та поняттями, що описують вологість повітря (абсолютна, відносна вологість, точка роси);
показати значення вологості повітря для природи, техніки, здоров’я людини;
навчити учнів використовувати отримані знання в побутових і практичних ситуаціях.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

17. Партнерство заради сталого розвитку
9. Промисловість, інновації та інфраструктура
12. Відповідальне споживання та виробництво

Ключові слова: пароутворення, випаровування, кипіння, конденсація, динамічна рівновага, насичена пара, ненасичена пара, абсолютна вологість, відносна вологість, точка роси.

План уроку:

Мотивація
Теоретичний блок
- 2.1. Пароутворення та конденсація.
- 2.2. Вологість повітря
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

Очікувані результати для учнівства:

розрізняє процеси випаровування, кипіння та конденсації; абсолютну й відносну вологість, насичену й ненасичену пару
розуміє фізичний зміст точки роси та тиску насиченої пари
навчиться визначати відносну вологість та точку роси
встановлює причинно-наслідкові зв’язки між вологістю повітря та змінами агрегатного стану речовини
аналізує графіки, таблиці, експериментальні дані, робить висновки щодо впливу вологості повітря на перебіг фізичних явищ

Очікувані результати для вчителя:

учні розрізняють процеси випаровування, кипіння та конденсації; абсолютну й відносну вологість, насичену й ненасичену пару
учні розуміють фізичний зміст точки роси та тиску насиченої пари
учні навчаться визначати відносну вологість та точку роси
учні встановлюють причинно-наслідкові зв’язки між вологістю повітря та змінами агрегатного стану речовини
учні аналізують графіки, таблиці, експериментальні дані, робить висновки щодо впливу вологості повітря на перебіг фізичних явищ

1. Мотивація:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 3 хв.

Прогулюючись у лісі було зроблене наступне фото.
Чи можна з упевненістю сказати, що краплі на листочках свідчать про недавній дощ (рис.1)?

Посилання на відео джерела:

Відео

2. Тобі може знадобитися:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 12 хв.
Починайте кожен новий термін із короткого означення, потім — приклад.

Акцентуйте на ключових відмінностях

Випаровування: з поверхні, будь-яка температура, повільно.

Кипіння: з усього об’єму, постійна температура, швидко.

Зверніть увагу на різницю між насиченою та ненасиченою парою.

Поясніть чітко, що таке точка роси — часто це абстрактне поняття для учнів.

Використайте відео або GIF-анімації
Разом з учнями створіть карту понять: «випаровування», «конденсація», «кипіння», «пара», «тиск», «точка роси» — як усе пов’язано.
За можливістю проведіть досліди та демонстрації на уроці

«Холодна долоня» — випаровування як процес, що охолоджує
Капніть трохи спирту або одеколону на шкіру руки. Через кілька секунд учень відчує холод. Поясніть: при випаровуванні молекули забирають енергію з тіла, що й викликає охолодження. Це дає змогу наочно зрозуміти, чому тіло охолоджується, коли волога випаровується.

Випаровування і площа поверхні
Налийте однакову кількість води у широку тарілку та у вузьку склянку. Запропонуйте учням поспостерігати за швидкістю випаровування (можна задати як експеримент вдома). Результат: вода з широкої ємності випаровується швидше — більша площа забезпечує швидше перетворення на пару.

«Туман у пляшці» — раптова конденсація
Налийте у пластикову пляшку трохи гарячої води й залиште на кілька секунд.
Потім вилийте воду, швидко додайте дим від сірника й щільно закрийте кришку.
Стисніть пляшку — прозоре повітря, відпустіть — з’являється туман.
Учні побачать: при розширенні повітря температура падає → частина пари конденсується.

«Кипіння при зниженому тиску»

2.1. Пароутворення та конденсація.

Будь-яка речовина може переходити з одного агрегатного стану в інший.

Пароутворення – процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний.
Рідина може перетворитися на газ двома способами: випаровуванням і кипінням.

Випаровування – це процес пароутворення з поверхні рідини.
Випаровування рідин відбувається за будь-якої температури (в рідині завжди є молекули, які рухаються досить швидко).
Випаровування супроводжується поглинанням енергії (під час випаровування виконується робота проти сил міжмолекулярного притягання та проти сил зовнішнього тиску).
Під час випаровування, якщо рідина не отримує енергії ззовні, вона охолоджується
(під час випаровування рідину залишають найшвидші молекули, то середня кінетична енергія решти молекул зменшується).

Швидкість випаровування залежить:

від температури рідини.
від площі поверхні рідини
від роду рідини.
від руху повітря.

Кипіння – процес пароутворення, який відбувається по всьому об’єму рідини та супроводжується утворенням і збільшенням бульбашок пари.
Під час кипіння температура рідини не змінюється.
Зі збільшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини зростає.

Конденсація – процес переходу речовини з газоподібного стану в рідкий.
Під час конденсації, навпаки, енергія виділяється.

За певної концентрації молекул пари настає динамічна рівновага:
кількість молекул, які щосекунди повертаються до рідини, дорівнює кількості молекул, які щосекунди переходять із рідини в пару. Тепер макроскопічні параметри рідини та пари перестають змінюватися (якщо підтримується незмінна температура).

Насичена пара – це пара, яка перебуває у стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною.
В закритій посудині пара над поверхнею рідини стає насиченою.

Ненасичена пара – це коли процес випаровування інтенсивніший за конденсацію.
Зі зменшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини знижується
Температура кипіння залежить від наявності в рідині розчиненого газу.
Тиск насиченої пари залежить від роду рідини (оскільки концентрація молекул насиченої пари залежить від роду рідини)
Тиск насиченої пари залежить від температури. Одочасно зі зростанням температури збільшується концентрація молекул пари. Одночасне збільшення концентрації молекул і температури спричиняє швидке зростання тиску.
Тиск, створюваний насиченою парою, є найбільшим тиском, який може створити пара даної рідини за даної температури.
Тиск насиченої пари не залежить від її об’єму.

2.2. Вологість повітря

Абсолютна вологість:– фізична величина, яка характеризує вміст водяної пари в повітрі та чисельно дорівнює масі водяної пари, що міститься в 1 м³повітря.

Одиниця абсолютної вологості в СІ – кілограм на метр кубічний:

Табл.1

0	2	4	6	8	10	12	14
0,61	0,71	0,81	0,93	1,07	1,23	1,40	1,60
4,8	5,6	6,4	7,3	8,3	9,4	10,7	12,1
16	18	20	22	24	26	28	30
1,81	2,07	2,33	2,64	2,99	3,36	3,39	4,24
13,6	15,4	17,3	19,4	21,8	24,4	27,2	30,3

В екваторіальних широтах вона може сягати 30 г/м³, до полюсів Землі знижується до 0,1 г/м³.

Відносна вологість:

– фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення, і дорівнює поданому у відсотках відношенню абсолютної вологості до густини насиченої водяної пари за даної температури.

Точка роси :
t_р– температура, за якої водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченою.

Практичний блок:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 17хв.

Завдання № 1.

У Фініксі (штат Аризона) в липні середня денна температура сягає 41°C. Це дуже спекотно!
Але місцеві жителі часто кажуть: «Це не страшно — спека суха». Що це означає?
Уявімо, що в один день у Фініксі та в Х’юстоні (штат Техас) температура однакова — 30°C.
Проте вологість — зовсім різна:

У Фініксі — 20% (сухе повітря).
У Х’юстоні — 90% (дуже вологе повітря) (рис.2).

Розрахуй точку роси для обох міст, якщо температура становить 30°C.
Відповідь:
Фінікс
Х’юстон
Уявімо, що максимальна кількість водяної пари при 30°C становить 30 г/м³.
- a) Скільки грамів водяної пари міститься в одному кубічному метрі повітря у Фініксі?
  Відповідь:
- б) Скільки грамів водяної пари — у Х’юстоні?
  Відповідь:
- в) На скільки грамів водяної пари більше у повітрі в Х’юстоні, ніж у Фініксі?
  Відповідь: 27−6=21 г/м³
Температура в обох містах однакова (32°C), але відчувається по-різному.
Спробуй знайти пояснення, чому при однаковій температурі вологість так сильно впливає на «відчуття спеки».
Відповідь: Коли вологість повітря висока, піт із нашої шкіри випаровується повільніше.
Це означає, що тіло гірше охолоджується — тому ми відчуваємо спеку гостріше.
У сухому повітрі (як у Фініксі) піт випаровується швидше, що ефективніше знижує температуру тіла — спека переноситься легше.
У якому місті легше висушити білизну на вулиці при однаковій температурі — у Фініксі чи в Х’юстоні? Поясни.
Відповідь: У Фініксі. Бо повітря там сухе (20 % вологості), і процес випаровування вологи з тканини відбувається значно швидше. У Х’юстоні повітря вже насичене водяною парою (90 % вологості), тому вода з білизни випаровується повільно.
Чому системи кондиціонування повітря в Х’юстоні мають бути потужнішими, ніж у Фініксі, навіть при однаковій температурі?
Відповідь: Бо вони повинні не лише знижувати температуру, а й активно видаляти надлишок вологи з повітря (осушувати). Це потребує додаткової енергії, більшого навантаження на систему і складніших технічних рішень.
Як зміна клімату (підвищення температури + вологості) може вплинути на якість життя в різних регіонах? Наведи приклади.
Відповідь:
- У тропічних та прибережних регіонах вища вологість робить спеку майже нестерпною — це збільшує ризики теплових ударів, погіршує сон, продуктивність праці, особливо на відкритому повітрі.
- У містах із поганою вентиляцією вологість сприяє розвитку плісняви в будівлях, що шкодить здоров’ю.
- В сільському господарстві висока вологість і температура можуть спричиняти хвороби рослин, гниття і втрати врожаю.
Використовуючи рис.3 індексу спеки (Heat Index), визнач, яка реальна температура відчувається:
- а) у Фініксі (32 °C і 20 % вологості)
  Відповідь: Фінікс: 32 °C, вологість 20 % Відчувається приблизно, як 30 °C
  (через випаровування поту ефективне охолодження)
- б) у Х’юстоні (32 °C і 90 % вологості)
  Відповідь: Х’юстон: 32 °C, вологість 90 % Відчувається приблизно як 50°C
  (через майже відсутнє випаровування — тіло не може охолоджуватися)

Використовуючи наступні сайти відшукайте два міста України, у яких зараз максимально схожа (у порівнянні з містом Хінікс та Х’юстон) відмінність у відносній вологості повітря. Розрахуйте точку роси для кожного с цих міст
- https://meteopost.com/ua/weather/maps/
- https://sinoptik.ua/
Переглянь уважно рис.4.

а) Що означають крапельки H₂O на зображенні?
б) Чому тіло хлопчика в Х’юстоні залите потом, а у Фініксі — ні?
в) Як вологість повітря впливає на випаровування поту з тіла?
г) У якому місті процес охолодження тіла буде ефективнішим? Поясни чому.

Завдання № 2.

На рис.5 зображено температуру точки роси на поверхні США станом на 21 серпня 2017 року о 19:00 UTC. Цифри позначають значення точки роси у градусах за Фаренгейтом. Зелені й темно-зелені області на сході країни свідчать про високу вологість повітря (точка роси 70–80°F), тоді як блакитні й сині зони на заході вказують на сухе повітря з низькою вологістю (точка роси 35–55°F) (рис.5)

Якщо ви хочете дізнатися, наскільки “сухо” чи “волого” буде відчуватися погода на вулиці, зверніть увагу не на відносну вологість, а на точку роси.
Чим вища точка роси, тим задушливіше (вологіше) відчувається погода.
Як ми себе почуваємо при різних значеннях точки роси:

🌡️ 80°F ( °C) — 🥵 Нестерпно
🌡️ 75°F ( °C) — 😰 Дуже волого й некомфортно
🌡️ 70°F ( °C) — 😓 Задушливо, дещо некомфортно
🌡️ 65°F ( °C) — 😐 Відчутно, але прийнятно для більшості
🌡️ 60°F ( °C) — 🙂 Комфортно
🌡️ 55°F ( °C) — 😊 Сухо та дуже комфортно 🌡️
🌡️ 50°F і нижче ( °C) — 🥰 Надзвичайно комфортно

Дані про температуру наведені в °F.
Які країни користуються цією шкалою для вимірювання температури?
Скориставшись формулою надай значення температури в °C
(°C = (°F – 32) 5/9))
Відповідь:°C = (°F – 32) 5/9)
- 🌡️ 80°F≈ 26,7°C
- 🌡️ 75°F≈ 23,9°C
- 🌡️ 70°F≈ 21,1°C
- 🌡️ 65°F≈ 18,3°C
- 🌡️ 60°F≈ 15,6°C
- 🌡️ 55°F≈ 12,8°C
У якому регіоні США 21 серпня 2017 року спостерігалася найвища температура точки роси?
- а) Північно-східна частина
- б) Південний схід
- в) Західні штати
- г) Північний захід
Як можна пояснити високу температуру точки роси в районі Мексиканської затоки?
- а) Понижений атмосферний тиск
- б) Теплі океанські води сприяють інтенсивному випаровуванню
- в) Присутність холодного фронту
- г) Низька температура повітря
Чому на заході США температура точки роси значно нижча, ніж на сході?
Чому точка роси в Каліфорнії та Неваді значно нижча, ніж у Флориді, навіть якщо температура повітря може бути однакова?
Чому підвищення вологості може збільшити навантаження на серцево-судинну систему людини?

Завдання № 3.

Голосові зв’язки— еластичні утворення, розташовані в середній частині гортані. Один з найважливіших органів мовленнєвого апарату людини. Голосові зв’язки складаються з м’язової та сполучної тканини, що створює їхню підвищену пружність. Простір між голосовими зв’язками називають голосовою щілиною. Під тиском повітря, що виходить з легень, голосові зв’язки зближуються, натягаються і коливаються, від чого з’являється голос (рис.6).

“Розподіл тональних мов (червоні крапки) і нетональних мов (сині крапки) за базою даних фонотактики Австралійського національного університету.
Темніше зафарбовані ділянки на карті відповідають нижчому середньому рівню вологості.
Фото: Everett C. та ін., PNAS, 2015.”
Тональні мови — це мови, у яких висота тону (високий чи низький звук) змінює значення слова (наприклад, китайська чи в’єтнамська).
Нетональні мови — мови, де тон не впливає на значення (наприклад, англійська, українська).

У чому полягає ідея дослідження науковців?
Відповідь: Науковці припустили, що клімат, зокрема вологість повітря, може впливати на формування мов — зокрема на поширення тональних мов у регіонах із вищою вологістю.
Чому, на твою думку, у регіонах із високою вологістю (світліші ділянки карти) частіше зустрічаються тональні мови?
Відповідь: У вологому середовищі голосові зв’язки залишаються більш еластичними, що полегшує контроль над тоном голосу. Це могло сприяти виникненню та збереженню тональних мов у таких регіонах.
Які частини світу, за картою, мають найбільшу концентрацію тональних мов?
Який у них клімат?
Відповідь: Це Центральна і Західна Африка, Південно-Східна Азія (зокрема Китай, В’єтнам), частково Амазонія — усі ці регіони характеризуються вологим, тропічним кліматом.
Чи можна сказати, що клімат впливає на розвиток мови? Аргументуй свою відповідь.
Відповідь: Так, клімат може впливати на особливості мови, зокрема на фізіологічні умови для вимови. Наприклад, у вологому кліматі легше утворювати тональні відтінки голосу, а в сухому — це складніше через меншу еластичність голосових зв’язок.
Як ти вважаєш, чи могли люди свідомо змінювати свою вимову через вплив середовища, чи це відбувалося природно?
Відповідь: Це відбувалося природно — мова еволюціонує поступово під впливом середовища, фізіології та взаємодії в суспільстві. Люди не змінювали вимову навмисно.
За картою визнач, у яких трьох регіонах тональні мови не поширені, хоча вологість там висока. Що це може означати?
Відповідь: Можливі приклади — Амазонія, острови Індонезії, Папуа-Нова Гвінея. Це може означати, що на мову впливають і культурні, історичні, соціальні чинники, не лише клімат.
Рівень вологості повітря впливає на еластичність наших голосових зв’язок.
Чому співакам важче співати в сухому середовищі?
Відповідь: У сухому повітрі голосові зв’язки швидше пересихають, втрачають еластичність, стають менш гнучкими — це ускладнює контроль звуку й тону, а також підвищує ризик втоми та травм.
Як вологість повітря впливає на передачу звуку?
Відповідь: У вологому повітрі звук поширюється трохи краще, бо молекули водяної пари легші за кисень і азот — це зменшує акустичний опір. У сухому повітрі звук може бути слабкішим і менш чітким.
Яке середовище — сухе чи вологе — краще підходить для проведення концерту на відкритому повітрі? Чому?
Відповідь: Вологе середовище краще: звук поширюється чіткіше, менше втрачається на відстані, музичні інструменти звучать насиченіше.
Як рівень вологості може впливати на звучання музичних інструментів із дерева чи шкіри?
Відповідь: Дерев’яні інструменти в сухому повітрі можуть розсихатися, деформуватися — це змінює їх звучання. Шкіряні мембрани можуть втрачати натяг і звучати глухо або, навпаки, занадто натягуватись і звучати надто різко.
У яких професіях, крім співаків, важливо слідкувати за вологістю повітря? Поясни чому.
Відповідь: Актори, вчителі, диктори — часто використовують голос, тому мають зберігати голосові зв’язки зволоженими.

4. Попрактикуймо самостійно:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 10 хв.

У табл.2 представлено температуру повітря і точка роси в різних містах світу (в певний період часу)

Табл.2

Місто	Температура повітря (°C)	Точка роси (°C)
Маямі (США)	32	26
Лас-Вегас (США)	38	6
Київ (Україна)	30	18
Одеса (Україна)	28	20
Токіо (Японія)	31	24
Кейптаун (ПАР)	26	12
Сідней (Австралія)	25	14
Дубай (ОАЕ)	42	22
Берлін (Німеччина)	27	15
Ріо-де-Жанейро (Бразилія)	33	25

Визначте відносну вологість повітря в кожному місті.
У якому місті вологість найвища? У якому місті — найнижча?
У яких містах вологість комфортна (від 40% до 60%)?
У яких містах вологість дуже висока (понад 70%)?
Якою повинна бути температура повітря, щоб у кожному місті відносна вологість становила 50%?
Чому у Лас-Вегасі при 38°C тіло може відчувати себе краще, ніж у Токіо при 31°C?
Як ці дані можуть бути корисними туристу або спортсмену?
Для кожного міста обчисли різницю між температурою та точкою роси.
Який зв’язок між цією різницею і вологістю повітря?

Рівень А:1,2,3
Рівень В:1,2,3,4,5
Рівень С:1,2,3,4,5,6

Рефлексія:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 3 хв.

Спробуй описати тему уроку лише п’ятьма ключовими словами.

У вільний від відпочинку час:

Для вимірювання вологості повітря існує спеціальний прилад психрометр.
Дізнайтеся як він виглядає та спробуйте створити його та за допомогою нього виміряти відносну вологість вдома.

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №249. Відносна вологість. Точка роси. Частина 1.

Очікувані результати навчання:

Мета уроку:

фізичними процесами пароутворення, конденсації та поняттями, що описують вологість повітря (абсолютна, відносна вологість, точка роси);
показати значення вологості повітря для природи, техніки, здоров’я людини;
навчити учнів використовувати отримані знання в побутових і практичних ситуаціях.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

17. Партнерство заради сталого розвитку
9. Промисловість, інновації та інфраструктура
12. Відповідальне споживання та виробництво

Ключові слова: пароутворення, випаровування, кипіння, конденсація, динамічна рівновага, насичена пара, ненасичена пара, абсолютна вологість, відносна вологість, точка роси.

План уроку:

Мотивація
Теоретичний блок
- 2.1. Пароутворення та конденсація.
- 2.2. Вологість повітря
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

Очікувані результати для учнівства:

розрізняє процеси випаровування, кипіння та конденсації; абсолютну й відносну вологість, насичену й ненасичену пару
розуміє фізичний зміст точки роси та тиску насиченої пари
навчиться визначати відносну вологість та точку роси
встановлює причинно-наслідкові зв’язки між вологістю повітря та змінами агрегатного стану речовини
аналізує графіки, таблиці, експериментальні дані, робить висновки щодо впливу вологості повітря на перебіг фізичних явищ

1. Мотивація:

Прогулюючись у лісі було зроблене наступне фото.
Чи можна з упевненістю сказати, що краплі на листочках свідчать про недавній дощ (рис.1)?

Посилання на відео джерела:

Відео

2. Тобі може знадобитися:

2.1. Пароутворення та конденсація.

Будь-яка речовина може переходити з одного агрегатного стану в інший.

Пароутворення – процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний.
Рідина може перетворитися на газ двома способами: випаровуванням і кипінням.

Випаровування – це процес пароутворення з поверхні рідини.
Випаровування рідин відбувається за будь-якої температури (в рідині завжди є молекули, які рухаються досить швидко).
Випаровування супроводжується поглинанням енергії (під час випаровування виконується робота проти сил міжмолекулярного притягання та проти сил зовнішнього тиску).
Під час випаровування, якщо рідина не отримує енергії ззовні, вона охолоджується
(під час випаровування рідину залишають найшвидші молекули, то середня кінетична енергія решти молекул зменшується).

Швидкість випаровування залежить:

від температури рідини.
від площі поверхні рідини
від роду рідини.
від руху повітря.

Кипіння – процес пароутворення, який відбувається по всьому об’єму рідини та супроводжується утворенням і збільшенням бульбашок пари.
Під час кипіння температура рідини не змінюється.
Зі збільшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини зростає.

Конденсація – процес переходу речовини з газоподібного стану в рідкий.
Під час конденсації, навпаки, енергія виділяється.

За певної концентрації молекул пари настає динамічна рівновага:
кількість молекул, які щосекунди повертаються до рідини, дорівнює кількості молекул, які щосекунди переходять із рідини в пару. Тепер макроскопічні параметри рідини та пари перестають змінюватися (якщо підтримується незмінна температура).

Насичена пара – це пара, яка перебуває у стані динамічної рівноваги зі своєю рідиною.
В закритій посудині пара над поверхнею рідини стає насиченою.

Ненасичена пара – це коли процес випаровування інтенсивніший за конденсацію.
Зі зменшенням зовнішнього тиску температура кипіння рідини знижується
Температура кипіння залежить від наявності в рідині розчиненого газу.
Тиск насиченої пари залежить від роду рідини (оскільки концентрація молекул насиченої пари залежить від роду рідини)
Тиск насиченої пари залежить від температури. Одочасно зі зростанням температури збільшується концентрація молекул пари. Одночасне збільшення концентрації молекул і температури спричиняє швидке зростання тиску.
Тиск, створюваний насиченою парою, є найбільшим тиском, який може створити пара даної рідини за даної температури.
Тиск насиченої пари не залежить від її об’єму.

2.2. Вологість повітря

Абсолютна вологість:– фізична величина, яка характеризує вміст водяної пари в повітрі та чисельно дорівнює масі водяної пари, що міститься в 1 м³повітря.

Одиниця абсолютної вологості в СІ – кілограм на метр кубічний:

Табл.1

0	2	4	6	8	10	12	14
0,61	0,71	0,81	0,93	1,07	1,23	1,40	1,60
4,8	5,6	6,4	7,3	8,3	9,4	10,7	12,1
16	18	20	22	24	26	28	30
1,81	2,07	2,33	2,64	2,99	3,36	3,39	4,24
13,6	15,4	17,3	19,4	21,8	24,4	27,2	30,3

В екваторіальних широтах вона може сягати 30 г/м³, до полюсів Землі знижується до 0,1 г/м³.

Відносна вологість:

– фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення, і дорівнює поданому у відсотках відношенню абсолютної вологості до густини насиченої водяної пари за даної температури.

Точка роси :
t_р– температура, за якої водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченою.

Практичний блок:

Завдання № 1.

У Фініксі (штат Аризона) в липні середня денна температура сягає 41°C. Це дуже спекотно!
Але місцеві жителі часто кажуть: «Це не страшно — спека суха». Що це означає?
Уявімо, що в один день у Фініксі та в Х’юстоні (штат Техас) температура однакова — 30°C.
Проте вологість — зовсім різна:

У Фініксі — 20% (сухе повітря).
У Х’юстоні — 90% (дуже вологе повітря) (рис.2).

Розрахуй точку роси для обох міст, якщо температура становить 30°C.
Уявімо, що максимальна кількість водяної пари при 30°C становить 30 г/м³.
- a) Скільки грамів водяної пари міститься в одному кубічному метрі повітря у Фініксі?
- б) Скільки грамів водяної пари — у Х’юстоні?
- в) На скільки грамів водяної пари більше у повітрі в Х’юстоні, ніж у Фініксі?
Температура в обох містах однакова (32°C), але відчувається по-різному.
Спробуй знайти пояснення, чому при однаковій температурі вологість так сильно впливає на «відчуття спеки».
У якому місті легше висушити білизну на вулиці при однаковій температурі — у Фініксі чи в Х’юстоні? Поясни.
Чому системи кондиціонування повітря в Х’юстоні мають бути потужнішими, ніж у Фініксі, навіть при однаковій температурі?
Як зміна клімату (підвищення температури + вологості) може вплинути на якість життя в різних регіонах? Наведи приклади.
Використовуючи рис.3 індексу спеки (Heat Index), визнач, яка реальна температура відчувається:
- а) у Фініксі (32 °C і 20 % вологості)
- б) у Х’юстоні (32 °C і 90 % вологості)

Використовуючи наступні сайти відшукайте два міста України, у яких зараз максимально схожа (у порівнянні з містом Хінікс та Х’юстон) відмінність у відносній вологості повітря. Розрахуйте точку роси для кожного с цих міст
- https://meteopost.com/ua/weather/maps/
- https://sinoptik.ua/
Переглянь уважно рис.4.

а) Що означають крапельки H₂O на зображенні?
б) Чому тіло хлопчика в Х’юстоні залите потом, а у Фініксі — ні?
в) Як вологість повітря впливає на випаровування поту з тіла?
г) У якому місті процес охолодження тіла буде ефективнішим? Поясни чому.

Завдання № 2.

На рис.5 зображено температуру точки роси на поверхні США станом на 21 серпня 2017 року о 19:00 UTC. Цифри позначають значення точки роси у градусах за Фаренгейтом. Зелені й темно-зелені області на сході країни свідчать про високу вологість повітря (точка роси 70–80°F), тоді як блакитні й сині зони на заході вказують на сухе повітря з низькою вологістю (точка роси 35–55°F) (рис.5)

Якщо ви хочете дізнатися, наскільки “сухо” чи “волого” буде відчуватися погода на вулиці, зверніть увагу не на відносну вологість, а на точку роси.
Чим вища точка роси, тим задушливіше (вологіше) відчувається погода.
Як ми себе почуваємо при різних значеннях точки роси:

🌡️ 80°F ( °C) — 🥵 Нестерпно
🌡️ 75°F ( °C) — 😰 Дуже волого й некомфортно
🌡️ 70°F ( °C) — 😓 Задушливо, дещо некомфортно
🌡️ 65°F ( °C) — 😐 Відчутно, але прийнятно для більшості
🌡️ 60°F ( °C) — 🙂 Комфортно
🌡️ 55°F ( °C) — 😊 Сухо та дуже комфортно 🌡️
🌡️ 50°F і нижче ( °C) — 🥰 Надзвичайно комфортно

Дані про температуру наведені в °F.
Які країни користуються цією шкалою для вимірювання температури?
Скориставшись формулою надай значення температури в °C
(°C = (°F – 32) 5/9))
У якому регіоні США 21 серпня 2017 року спостерігалася найвища температура точки роси?
- а) Північно-східна частина
- б) Південний схід
- в) Західні штати
- г) Північний захід
Як можна пояснити високу температуру точки роси в районі Мексиканської затоки?
- а) Понижений атмосферний тиск
- б) Теплі океанські води сприяють інтенсивному випаровуванню
- в) Присутність холодного фронту
- г) Низька температура повітря
Чому на заході США температура точки роси значно нижча, ніж на сході?
Чому точка роси в Каліфорнії та Неваді значно нижча, ніж у Флориді, навіть якщо температура повітря може бути однакова?
Чому підвищення вологості може збільшити навантаження на серцево-судинну систему людини?

Завдання № 3.

Голосові зв’язки— еластичні утворення, розташовані в середній частині гортані. Один з найважливіших органів мовленнєвого апарату людини. Голосові зв’язки складаються з м’язової та сполучної тканини, що створює їхню підвищену пружність. Простір між голосовими зв’язками називають голосовою щілиною. Під тиском повітря, що виходить з легень, голосові зв’язки зближуються, натягаються і коливаються, від чого з’являється голос (рис.6).

“Розподіл тональних мов (червоні крапки) і нетональних мов (сині крапки) за базою даних фонотактики Австралійського національного університету.
Темніше зафарбовані ділянки на карті відповідають нижчому середньому рівню вологості.
Фото: Everett C. та ін., PNAS, 2015.”
Тональні мови — це мови, у яких висота тону (високий чи низький звук) змінює значення слова (наприклад, китайська чи в’єтнамська).
Нетональні мови — мови, де тон не впливає на значення (наприклад, англійська, українська).

У чому полягає ідея дослідження науковців?
Чому, на твою думку, у регіонах із високою вологістю (світліші ділянки карти) частіше зустрічаються тональні мови?
Які частини світу, за картою, мають найбільшу концентрацію тональних мов?
Який у них клімат?
Чи можна сказати, що клімат впливає на розвиток мови? Аргументуй свою відповідь.
Як ти вважаєш, чи могли люди свідомо змінювати свою вимову через вплив середовища, чи це відбувалося природно?
За картою визнач, у яких трьох регіонах тональні мови не поширені, хоча вологість там висока. Що це може означати?
Рівень вологості повітря впливає на еластичність наших голосових зв’язок.
Чому співакам важче співати в сухому середовищі?
Як вологість повітря впливає на передачу звуку?
Яке середовище — сухе чи вологе — краще підходить для проведення концерту на відкритому повітрі? Чому?
Як рівень вологості може впливати на звучання музичних інструментів із дерева чи шкіри?
У яких професіях, крім співаків, важливо слідкувати за вологістю повітря? Поясни чому.

4. Попрактикуймо самостійно:

У табл.2 представлено температуру повітря і точка роси в різних містах світу (в певний період часу)

Табл.2

Місто	Температура повітря (°C)	Точка роси (°C)
Маямі (США)	32	26
Лас-Вегас (США)	38	6
Київ (Україна)	30	18
Одеса (Україна)	28	20
Токіо (Японія)	31	24
Кейптаун (ПАР)	26	12
Сідней (Австралія)	25	14
Дубай (ОАЕ)	42	22
Берлін (Німеччина)	27	15
Ріо-де-Жанейро (Бразилія)	33	25

Визначте відносну вологість повітря в кожному місті.
У якому місті вологість найвища? У якому місті — найнижча?
У яких містах вологість комфортна (від 40% до 60%)?
У яких містах вологість дуже висока (понад 70%)?
Якою повинна бути температура повітря, щоб у кожному місті відносна вологість становила 50%?
Чому у Лас-Вегасі при 38°C тіло може відчувати себе краще, ніж у Токіо при 31°C?
Як ці дані можуть бути корисними туристу або спортсмену?
Для кожного міста обчисли різницю між температурою та точкою роси.
Який зв’язок між цією різницею і вологістю повітря?

Рівень А:1,2,3
Рівень В:1,2,3,4,5
Рівень С:1,2,3,4,5,6

Рефлексія:

Спробуй описати тему уроку лише п’ятьма ключовими словами.

У вільний від відпочинку час:

Для вимірювання вологості повітря існує спеціальний прилад психрометр.
Дізнайтеся як він виглядає та спробуйте створити його та за допомогою нього виміряти відносну вологість вдома.

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе