Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
Паколькі велічыня Do — найбольшая пры дадзенай тэмпературы, то адносная вільготнасць — заўсёды правільны дроб. Гэтую вілыотнасць звычайна выражаюць у працэнтах:
/ = 100%.
Нармальнай вільготнасцю жылых памяшканняў лічаць 60 — 70%.
118. Спосабы вызначэння вільготнасці паветра. Калі вільготнае паветра ахалоджваць, то пры некаторай тэмпературы ў ім выявіцца пасычаючая вадзяная пара, якая пры далейшым ахаладжэнні пачне кандэнсавацца ў выглядзе расы.
Тэмпература, пры якой вадзяная пара ў паветры робіцца насычаючай, называецца пунктам расы.
Ведаючы тэмпературу паветра і вызначыўшы пункт расы, лёгка вылічыць яго вільготнасць. Так, напрыклад, калі пункт расы 8°С, а тэмпература паветра 15°С, то, карыстаючыся спецыяльнай табліцай (яна ёсць у задачніках і даведніках), знойдзем колькасць насычаючай вадзяной пары пры 8°С; яна роўна 8,3 ^, гэта і будзе абсалютная вільготнасць паветра. Вызначыўшы па той жа табліцы колькасць насычаючай пары пры 15°С (яна роўна 12,8 ^) і падзяліўшы на гэтую колькасць абсалютную вільготнасць, атрымаем адносную вільготнасць. паветра. У дадзеным выпадку:
^10°^64%.
119. Валосны гігрометр. Прыборы, якія служаць для вызначэння вілыотнасці паветра, называюцца гігрометрамі. Канструкцыі іх могуць быць рознымі.
На рыс. 186 паказана схема будовы валоснага гігрометра. Абястлушчаны чалавечы волас змяняе сваю даўжыню пры змяненні
183.
вільготнасці: падаўжаецца пры павелічэнні вільготнасці і пакарочваецца пры памяншэнні.
Калі такі волас С абкруціць вакол лёгкага блока, прымацаваўшы
адзін канен яго да металічнай рамкі, а да другога то пры змяненні даўжыні воласа паказальнік S, прымацаваны да блока, будзе рухацца.
Праградуіраваўшы папярэдне прыбор, мы можам па ім непасрэдна вызначыць адносную вільготнасць.
Валосны гігрометр прымяняецца ў тых выпадках, калі ў вызначэнні вілыотнасці паветра
не патрэбна вялікая
Рыс. 186. Валосны гігрометр.
дакладнасць.
120. Псіхрометр1 Аўгуста. Гэты прыбор складаецца з двух аднолькавых тэрмометраў A і В (рыс. 187). Шарык тэрмометра В абгортваецца марляй М, канец якой апушчан у шклянку з вадой С. Вада са шклянкі па марлі падымаецца ўверх, таму марля заўсёды вільготная. Другі тэрмометр, шарык якога сухі, паказвае тэмпературу паветра. Калі наветра насычана вадзяной парай, то паказанні' абодвух тэрмометраў аднолькавыя: абодва тэр.мометры знаходзяцца ў аднолькавых умовах. Калі ж паветра не насычана парай, то з вілыотнага тэрмометра выпараецца вада і тэмпература яго пры гэтым паніжаецца. Паніжэнне тэмпературы адбываецца да таго часу, пакуль змяншэнне ўнутранай энергіі, якое абумоўлена выпарэннем
падвесіўшы груз Р,
Рыс. 187. Псіхрометр Аўгуста.
вады, не ўраўнаважыцца прытокам энергіі з акружаючай прасторы.
У звычайных умовах, такім чынам, паміж паказаннямі сухога і вільготнага тэрмометра будзе мець месца так званая псіхраметрычная рознасць, Чым большая псіхраметрычная рознасць, тым, відавочна, сушэйшае паветра, і, наадварот, чым яна меншая, тым большая адносная вільготнасць паветра.
1 Псіхрометр — ад грэч. слоў: п с і х р ы a — холад і м е т р о — мераю.
І84
На падставе тэорыі, якую мы тут не разглядаем, складаюцца спецыяльныя псіхраметрычныя табліцы, карыстаючыся якімі, па паказаннях сухога і вільготнага тэрмометраў, можна хутка вызначыць адносную вільготнасць паветра.
ІІсіхрометрамі Аўгуста звычайна карыстаюцца ў тых выпадках, калі патрэбна асабліва дакладнае вызначэнне вільготнасці паветра. Вялікае значэнне мае вызначэнне вільготнасці паветра ў метэаралогіі для вывучэння з’яў, якія адбываюцца ў атмасферы, і для прадказання надвор’я.
Практыкаванне 32. г
1. Абсалютная вільготнасць паветра роўна 10^. Знайсці адносную вільготнасць пры тэмпературы: 12’, 18’ і 24°С.
2. Адносная вільготнасць у пакоі / = 60%, тэмпература 16°С. Да якой тэмпературы трэба ахаладзіць бліскучы металічны прадмет, каб на яго паверхні з'язілася раса?
3. Сухі тэрмометр паказвае 20’С,анамочаны 15’,5. Знайсці адносную вільготпасць паветра.
4. Пры тэмпературы Ю’С адносная вільготнасць паветра роўна 80%. Як зменіцца адносная вілыотнасць, калі павысіць тэмпературу да 20С?
5. Сасуд змяшчае паветра пры / = 15°С; адносная вільготнасць паветра / = 63%. Калі паветра было асушана хлорыстым кальцыем, вага сасуда паменшылася на 3,243 г. Вызначыць аб'ём сасуда.
121. Крытычная тэмпература. Ужо даўно ўзнікла думка, што, павялічваючы ціск і адпачасова паніжаючы тэмпературу, можна давесці звычайныя газы, таксама як і ненасычаючую пару, да стану насычаючай пары і ператварыць затым у вадкасць. Такім спосабам англійскі вучоны Фарадэй ператварыў у вадкасць рад газаў: а.міяк, вуглякіслы газ, хлор і інш. Але такія газы, як кісларод, азот, вадарод, вокіс вугляроду, вокіс азоту і метан, не ператвараліся ў вадкасць нават пры сцісканні да 3000 am і пры ахаладжэнні да — 110эС. Трэба было высветліій прычыны гэтай з’явы.
Праблемай звадкавання газаў займаўся і вялікі рускі вучопы Д. 1. Мендзелееў. У той час як яго папярэднікі ў сваіх разважаннях аб звадкаванні газаў зыходзілі з падабенства гэтага працэсу да працэсу ператварэння ненасычаючай пары ў вадкасць, Мендзелееў звярнуў увагу на ўмовы адваротнага працэсу — пераходу вадкасці ў пару.
Высветліўшы гэтыя ўмовы, Мендзелееў гірыйшоў да вываду аб існаванні для кожнага рэчыва такой тэмпературы, пры якой знікае розніца паміж вадкім і газападобным станам гэтага рэчыва. Гэтую тэмпературу Мендзелееў назваў тэмпературай абсалютнага кіпення. Пазней япа стала называцца крытычнай тэмперат у ра й.
Што гэта за тэмпература? Каб адказаць на гэтае пытанне, праробім наступны дослед.
З.месцім у паветраную ванну запаяную трубку, частка аб’ёму якой занята вадкасцю, а астатняя частка — насычаючай парай (рыс. 188), і будзем яе награваць. Пры награванні шчыльнасць вадкасці і шчылыіасць пары ў трубцы будуць мяняцца. У якасці пры
18>
кладу пабудуем графікі змянення шчылыіасці вады і вадзяной пары ў залежнасці ад тэмпературы. Для гэтага па восі абсцыс будзем адкладваць тэмпературу, а па восі ардынат — шчыльнасці вадкасці і пары (рыс. 189, а).
Рыс. 188. Прыбор для вывучэнпя крытычнага стану.
Паколькі вадкасць пры награванні расшыраецца, то крывая CD, якая паказвае шчыльнасць вадкасці ў залежнасці ад тэмпературы, апускаецца, паказваючы на памяншэнне шчыльнасці вадкасці па меры павышэння тэмпературы.
А паколькі пры павышэнні тэмпературы вадкасць выпараецца, то шчыльнасць пары ўзрастае. Гэтае ўзрастанне шчыльнасці пары на графіку паказана крывой лініяй АВ.
Крывая АВ размяшчаецца ніжэй крывой CD, таму што пры ўсякай дадзенай тэмпературы шчыльнасць рэчыва ў парападобным стане меншая за шчыльнасць у вадкім стане.
Па меры павышэння тэмпературы шчыльнасць вадкасці памяншаецца, а шчыльнасць пары павялічваецца. Крывая CD будзе апускацца ўніз, а крывая АВ падымацца ўверх. Абедзве крывыя зліваюцца ў некаторым пункце К (рыс. 189, б), які называецца кры
тычным пунктам, а тэмпература, пры якой адбываецца зліццё крывых, называецца крытычнай тэмпературай. Крытычнаму пункту К адпавядае асаблівы стан
рэчыва, так званы крытычны, пры якім знікае ўсякая розніца паміж вадкасцю і яе насычаючай парай.
Рыс. 189. Графік змянення шчыльнасці вады і пары пры награванні.
Ціск і ўдзельны аб’ём рэчыва (аб’ём адзінкі масы) у крытычным
стане называюцца таксама крытычнымі.
186
Першыя сістэматычныя работы па вызначэнню крытычных тэмператур розных рэчываў былі праведзены рускімі вучонымі М. П. Авенарыусам, A. I. Надзеждзіным і іншымі.
Крытычны стан эфіру Авенарыус вывучаў на прыборы, які
паказан на рыс. 188. У трубачцы, змешчанай у знаходзіцца часткова ў вад
паветраную ванну, эфір
кім, часткова ў парападобным стане. Пры пакаёвай тэмпературы абодва гэтыя станы рэзка размежаваны ўвагнутым меніскам вадкасці (эфір змочвае шкло) (рыс. 190, а). Пры награванні трубачкі ўвагнутая мяжа падзелу паступрва выпрамляецца (рыс. 190,6) і адразу знікае пры крытычнай тэмпературы эфіру, роўнай 194°С. Пры гэтай тэмпературы і вышэй эфір у трубачцы знаходзіцца ў аднародным стане
б
8
в ill IK Й
д
Рыс. 190. Да доследу з крытычным станам эфіру.
(рыс 190, в). Паступова ахалоджваючы пасля гэтага трубачку, можна назіраць крытычны стан эфіру (рыс. 190, г) (змесціва ў трубачцы пацямнее), а за ім і паяўленне мяжы, якая аддзяляе вадкасць ад пары (рыс. 190, д).
У наступнай табліцы прыводзяцца крытычныя тэмпературы ў градусах Цэльсія і крытычныя ціскі ў ^ некаторых рэчываў.
Рэчыва Крытычная тэмпература (У °C) Крытычны ціск (у am)
Вада 374 218
Спірт 243 63
Эфір 194 35
Вуглякіслы газ . . . . 31 73
Кісларод — 119 50
Азот —147 33,5
Вадарод —240 12,8
Гелій —268 2,25
122. Звадкаванне газаў. 3 адкрыццём наяўнасці ў кожнага рэчыва крытычнай тэмпературы стала зусім ясным, чаму доўгі час не ўдавалася перавесці ў вадкі стан некаторыя газы: крытычная тэмпература гэтых газаў вельмі нізкая. Каб ператварыць гэтыя газы ў вадкасць,
187
неабходна было перш за ўсё ахаладзіць if ніжэй крытычнай тэмпературы.
У 1883 г. быў ператворан у вадкасць вадарод пры тэмпературы — 244°С. У 1910 г. галандскі вучоны КамерлінгОнес атрымаў вадкі гелій, тэмпература кіпення якога роўна —26 ГС.
Ахалоджваючы звадкаваныя газы шляхам хуткага выпарэння, атрымалі іх у цвёрдым стане. У 1913 г. КамерлінгОнес атрымаў цвёрды вадарод; яго тэмпература плаўлення аказалася роўнай —257°, 1С.
Далей удалося пры тэмпературы —271°,9С атрымаць у цвёрдым стане гелій. Такім чынам, у цяперашні час усе вядомыя на Зямлі рэчывы атрыманы ў вадкім і цвёрдым станах.
Прывядзём табліцу тэмператур кіпення і зацвердзявання некаторых рэчываў пад нармальным ціскам (у градусах).
Рэчыва Хлор Кісларод Азот Вадарод Гелій
Тэмпература кіпення .... —33,8 — 183 — 195 —253 —269
Тэмпература зацвердзявання — 102 —219 —210 —257 —271.9
Паветра ў вадкім стане лёгка Пры выпарэнні вадкага паветра маюць больш нізкую тэмпературу
П аеетр a
Рыс. 191. Схема будовы машыны для атрымання вадкага паветра.
падзяліць на складаючыя яго газы. спачатку выпараюцца газы, якія кіпення: неон, азот, а затым аргон, кісларод і інш. Атрыманыя такім шляхам газы шырока выкарыстоўваюцца ў тэхніцы. Кісларод, напрыклад, у сумесі з ацэтыленам (або вадародам) выкарыстоўваецца для зваркі і рэзання металаў.
КНІГІ ОНЛАЙН
