ID: 00007698
Известно, что вечерняя роса на траве — это к хорошей, ясной погоде, а сухая трава — к пасмурной. Объясните с точки зрения физических законов и закономерностей, почему это так. Юный физик в летний вечер решил отправиться на прогулку и оценить, какая масса воды содержится в 1 $м^3$ влажного атмосферного воздуха. Какие приборы ему необходимо взять с собой для того, чтобы провести необходимые измерения? Какие справочные (табличные) значения понадобятся ему для проведения вычислений?
Источник: ФИПИ
Качественная задача о физике атмосферной влажности.
Объяснение явления росы; необходимые приборы и справочные данные.
Часть 1. Роса и погода.
Суточные перепады температуры приводят к изменению максимально возможной концентрации водяного пара в воздухе.
Если ночью температура опускается ниже точки росы $T_\text{росы}$, избыток водяного пара конденсируется на траве:
$$\rho_\text{пара} \geq \rho_\text{насыщ}(T_\text{ночи})$$
Выпадение росы означает, что воздух уже отдал «лишнюю» влагу — его относительная влажность снизилась. Такой осушённый воздух не способен образовать тучи и дождь. Следовательно, роса предвещает ясную погоду.
Если же трава сухая — ночное охлаждение не достигло точки росы, воздух продолжает накапливать влагу, что создаёт условия для образования облаков и осадков. Следовательно, сухая трава предвещает пасмурную погоду.
Часть 2. Приборы и справочные данные.
Масса воды в 1 м³ воздуха — это абсолютная влажность $\rho_\text{абс}$.
Её можно найти через относительную влажность $\varphi$:
$$\rho_\text{абс} = \varphi \cdot \rho_\text{насыщ}(T)$$
Для измерения потребуются:
Психрометрический гигрометр (два термометра — сухой и влажный) для определения $\varphi$.
Психрометрическая таблица для перевода показаний термометров в значение $\varphi$.
Таблица плотности насыщенного водяного пара $\rho_\text{насыщ}(T)$ при данной температуре.
Гигрометр, психрометрическая таблица