Phương pháp giải dạng bài tập hơi bão hòa – độ ẩm của không khí môn Vật Lý 10 năm 2022

1.1. Hơi khô và hơi bão hòa

–  Hơi bão hòa: Hơi bão hòa là hơi ở trạng thái cân bằng động (tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ) với chất lỏng của nó.

–  Hơi khô: Hơi khô là hơi mà áp suất của nó nhỏ hơn áp suất của hơi bão hòa.

–  Quá trình biến đổi giữa hơi bão hòa và hơi khô

1.2.   Độ ẩm không khí

– Độ ẩm tuyệt đối a là khối lượng hơi nước chứa trong 1m³ không khí.

– Độ ẩm cực đại A là khối lượng hơi nước bão hòa chứa trong 1m³ không khí. Độ ẩm cực đại A bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hòa tính bằng g/m³.

– Độ ẩm tương đối f là tỉ số giữa độ ẩm tuyệt đối a và độ ẩm cực đại A ở cùng nhiệt độ:  f % = \(\frac{a}{A}\).100%

1.3. Điểm sương: Điểm sương là nhiệt độ mà tại đó hơi nước trong không khí bão hòa và bắt đầu ngưng tụ thành giọt nước (sương).

Gọi m là khối lượng của nước đưa vào bình.         

– Khối lượng hơi nước bão hòa chứa trong thể tích 10 lít của bình ở 100⁰C là:

m_h = V = 0,6.10.10^-3 = 6.10-3kg = 6g

Vì m_h < m nên nước hóa hơi không hoàn toàn.

Gọi m₁; p₁; V₁ lần lượt là khối lượng, áp suất và thể tích của hơi nước bão hòa chứa trong bình. Theo phương trình trạng thái:

p₁V₁ = \(\frac{{{m_1}}}{\mu }\)RT₁ → p₁ = \(\frac{{{m_1}}}{{\mu {V_1}}}\)RT₁ = \(\frac{\rho }{{{\mu _1}}}\)RT₁

→ p₁ = \(\frac{{0,6}}{{{{18.10}^{ - 3}}}}\).8,31.373 = 1,03.10⁵ Pa    

Vậy: Áp suất hơi nước trong bình sau khi đun là p₁ = 1,03.10⁵ Pa.

Ví dụ 2. Bình có thể tích 10 lít, chứa đầy không khí khô ở áp suất 105Pa và 273K. Cho vào bình 3g nước và đun tới 373K. Áp suất không khí ẩm trong bình là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Gọi m là khối lượng của nước đưa vào bình.

– Khối lượng hơi nước bão hòa chứa trong thể tích 10 lít của bình ở 100⁰C (373K) là: m_h = pV = 0,6.10.10-3 = 6. 10-3kg = 6g

   Vì m_h > m nên nước hóa hơi hoàn toàn. Suy ra khối lượng của hơi nước trong bình là m₁ = 3g.

– Áp suất riêng phần của hơi nước trong bình:         

p₁ = \(\frac{{{m_1}}}{{\mu {V_1}}}\)RT₁  = 0,52.10⁵Pa

Gọi p₂ là áp suất riêng phần của không khí có sẵn trong bình ở nhiệt độ T = 373K. Theo định luật Sac–lơ (đẳng tích): \(\frac{{{P_o}}}{{{T_o}}} = \frac{{{P_2}}}{T}\) .

→  p₂ = p₀\(\frac{T}{{{T_o}}}\) = 1,37.10⁵Pa

– Áp suất toàn phần của không khí ẩm trong bình:

p = p₁ + p₂ = 0,52.10⁵ + 1,37.10⁵ = 1,9.10⁵ Pa

Ví dụ 3. Ban ngày nhiệt độ là 280C và độ ẩm tương đối đo được 80%. Hỏi về đêm, ở nhiệt độ nào sẽ có sương mù? Coi độ ẩm cực đại là không đổi.

Hướng dẫn

– Trong không khí có sương mù khi hơi nước trong không khí trở nên bão hòa, tức là khối lượng riêng p của hơi nước trong không khí bằng độ ẩm tuyệt đối A của không khí.

 Ta có: f = a : A = 0,8 → a = 0,8A.

– Theo bảng Áp suất hơi bão hòa của nước ở nhiệt độ khác nhau thì 28⁰C nằm trong khoảng nhiệt độ từ 25⁰C (ứng với p1 = A₁ = 23,0 g/m³) đến 30⁰C (ứng với p2 = A₂ = 30,3 g/m³). Bằng cách nội suy ta có:

\(\frac{{28 - 25}}{{30 - 25}} = \frac{{A - 23}}{{30,3 - 23}}\)

→ A = 27,38 g/m³

Suy ra: a = 0,8.27,38 = 21,9 g/m³

– Cũng theo bảng Áp suất hơi bão hòa của nước ở nhiệt độ khác nhau thì giá trị 21,9 g/m³ nằm trong khoảng nhiệt độ từ 20⁰C (ứng với p3 = A₃ = 17,3 g/m³) đến 25⁰C (ứng với p4 = A₄ = 23,0 g/m³). Bằng cách nội suy ta có:

\(\frac{{x - 20}}{{25 - 20}} = \frac{{21,9 - 17,3}}{{23 - 17,3}}\) → x = 24⁰C.

Vậy: Về đêm, ở 24^oC sẽ có sương mù.

---(Nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập để tải về máy)---

 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải dạng bài tập hơi bão hòa – độ ẩm của không khí môn Vật Lý 10 năm 2022. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.