Влажность воздуха в 8 классе показывает, сколько водяного пара содержится в воздухе. Различают абсолютную влажность (сколько граммов пара в одном кубометре) и относительную (насколько воздух близок к насыщению, в процентах). Ниже: чем они отличаются, откуда берётся роса и как посчитать влажность в задаче.
Суть простыми словами
Воздух похож на губку, которая умеет впитывать воду в виде пара. Губка впитывает не бесконечно: при каждой температуре есть предел. Когда предел достигнут, пар называют насыщенным, и лишний пар начинает превращаться в капли. Горячая губка вмещает больше, холодная меньше. Вот почему всё держится на температуре.
Абсолютная влажность — масса водяного пара в 1 м³ воздуха, то есть плотность пара ρ (г/м³ или кг/м³).
Относительная влажность φ — отношение того, сколько пара есть, к тому, сколько могло бы быть при насыщении при той же температуре, в процентах:
φ = ρ / ρ_нас · 100 %
(можно считать и через давление: φ = p / p_нас · 100 %).
Точка росы — температура, до которой нужно остудить воздух, чтобы пар в нём стал насыщенным. Остынет дальше, и выпадет роса. Так запотевает холодный стакан в тёплой комнате и появляется туман ночью над рекой.
Приборы. Гигрометр показывает влажность напрямую. Психрометр — два термометра, сухой и влажный (обёрнутый мокрой тканью). Чем суше воздух, тем сильнее испаряется вода с влажного термометра и тем больше разница показаний. По психрометрической таблице эту разницу переводят во влажность. Для жилой комнаты часто советуют держать относительную влажность примерно 40–60 %. Это бытовой ориентир, а не норма из учебника физики.
Разобранная задача. В комнате при 20 °C плотность водяного пара 8,6 г/м³. Плотность насыщенного пара при этой температуре 17,3 г/м³. Найти относительную влажность. φ = 8,6 / 17,3 · 100 % ≈ 50 %. Ответ: около 50 %. Что будет, если комнату нагреть, а пара не добавлять? ρ_нас вырастет, значит φ уменьшится: воздух станет суше «на ощупь».
Где встречается на экзамене
Влажность воздуха входит в кодификатор ОГЭ 2027 отдельным элементом 2.11, а среди практических работ 8 класса есть «измерение относительной влажности воздуха». Гигрометр и психрометр названы среди технических устройств: вопрос «на каком явлении основан прибор» — это задание 2. Образование росы, тумана и инея названо среди явлений в природе, их узнают в задании 3. В справочных данных демо 2027 таблицы насыщенного пара нет, значит, нужные значения ρ_нас дают в самом условии. Учить таблицу наизусть не нужно.
Где ошибаются
- Путают абсолютную и относительную влажность. Первая в г/м³, вторая в процентах. «Влажность 60 %» относится к относительной.
- Думают, что 100 % — предел, который можно превысить. В задачах 8 класса выше 100 % не бывает: лишний пар конденсируется в росу или туман.
- Не учитывают температуру. Один и тот же пар даёт разную относительную влажность при разных температурах. Остыл воздух, и φ выросла.
- Читают психрометр наоборот. Влажный термометр показывает меньше сухого. Чем больше разница, тем воздух суше.
- Считают φ без ρ_нас. Нужно взять значение из таблицы именно для температуры воздуха в условии.
Шпаргалка за 30 секунд
Мини-проверка:
- Относительная влажность 100 %. Что произойдёт, если воздух чуть остудить?
- В комнате воздух нагрели, а пар не добавляли. φ выросла или упала?
- Показания сухого и влажного термометров психрометра почти равны. Воздух влажный или сухой?
Ответы: 1 — выпадет роса (пар станет избыточным). 2 — упала, потому что ρ_нас растёт с температурой. 3 — очень влажный: вода почти не испаряется с влажного термометра.
Следующий шаг: в тренажёре «Газ в сосуде: МКТ и влажность», режим «Пар и роса», сожми влажный воздух до 100 %, охлади стенку и поймай росу. Потом переходи к тепловым двигателям. Задачи по теме собраны в сборнике задач по физике 8 класса, а вопросы по таблицам и графикам разберём на пробном занятии по физике.