ID: 00017608
В закрытой комнате нагревается воздух. Как изменятся относительная влажность и плотность водяных паров в комнате? Считайте, что парциальное давление паров не изменяется.
Источник: ФИПИ
В комнате есть водяной пар. Нам сказали важную вещь: его парциальное давление не меняется (например, дополнительной воды не испаряется, окна закрыты). А меняется только температура — воздух греют. Разберём по очереди две величины.
Пар ведёт себя как идеальный газ, для него уравнение состояния: p=\dfrac{\rho R T}{M}, откуда плотность \rho=\dfrac{pM}{RT}.
Здесь p (парциальное давление пара) по условию постоянно, M и R — константы. Значит \rho\propto\dfrac{1}{T}: чем выше температура, тем меньше плотность пара. При нагреве плотность водяного пара уменьшается.
Относительная влажность — это отношение фактического давления пара к давлению насыщенного пара при той же температуре: \varphi=\dfrac{p}{p_{\text{нас}}(T)}\cdot100\%.
Числитель p по условию не меняется. А знаменатель p_{\text{нас}}(T) с ростом температуры быстро растёт (горячий воздух способен удержать гораздо больше пара до насыщения). Дробь, у которой верх постоянный, а низ растёт, — уменьшается.
Поэтому относительная влажность падает. Это знакомо по жизни: когда зимой холодный влажный воздух с улицы нагревают в квартире, в комнате становится сухо.
Ответ: и относительная влажность, и плотность водяного пара уменьшаются.
Относительная влажность уменьшится, плотность водяного пара тоже уменьшится. При нагреве парциальное давление пара постоянно, но давление насыщенного пара растёт, поэтому относительная влажность падает; плотность пара \rho=\dfrac{pM}{RT} при p=\text{const} убывает с ростом T.