Яка відносна вологість повітря при температурі 20 ° C, якщо у 20 літрах повітря міститься 0,2 граму водяної пари?

Физика: Расчет относительной влажности воздуха

Инструкция:
Относительная влажность - это мера количества водяного пара, находящегося в воздухе, по отношению к его максимально возможному содержанию при данной температуре. Она выражается в процентах. Для решения данной задачи, мы будем использовать формулу, которая связывает массу водяного пара с её максимально возможным значением при заданной температуре.

Формула для вычисления относительной влажности:

Относительная влажность = (масса водяного пара / максимально возможная масса водяного пара) * 100%

Дано:
Температура воздуха (T) = 20 °C = 293 К
Масса водяного пара (m) = 0,2 г
Объем воздуха (V) = 20 л

Чтобы найти максимально возможную массу водяного пара при данной температуре, мы будем использовать уравнение Клаузиуса-Клапейрона:

P = (m / M) * (R * T / V)

где P - давление водяного пара, m - масса водяного пара, M - молярная масса водяного пара, R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)), T - температура воздуха в Кельвинах, V - объем воздуха.

1. Найдем давление водяного пара:

P = (0,2 г / 18 г/моль) * (8,314 Дж/(моль·К) * 293 К / 20 л) ≈ 599 Па

2. Найдем максимально возможную массу водяного пара:

m_max = (P * V * M) / (R * T)

где M - молярная масса водяного пара (18 г/моль):

m_max = (599 Па * 20 л * 18 г/моль) / (8,314 Дж/(моль·К) * 293 К) ≈ 0,487 г

3. Теперь, используем формулу для вычисления относительной влажности:

Относительная влажность = (0,2 г / 0,487 г) * 100% ≈ 41%

Ответ: Относительная влажность воздуха при температуре 20 °C составляет около 41%.

Совет: Для решения задач по физике, важно быть внимательным к единицам измерения и правильно применять формулы. Кроме того, необходимо знать значения физических констант (например, универсальной газовой постоянной) и молярных масс различных веществ.

Проверочное упражнение: При температуре 30 °C в 15 литрах воздуха содержится 0.3 г водяного пара. Рассчитайте относительную влажность воздуха.