Курс «влажность воздуха»: базовые понятия
Курс «влажность воздуха» помогает быстро вывести тему из разряда случайных фактов и встроить её в стройную систему термодинамики. Чаще всего школьники слышат название, но не понимают, что газы тоже содержат воду. Влажность характеризует, сколько водяного пара плавает между молекулами азота и кислорода. Если представить атмосферу как клубок молекул, то пар будет самой лёгкой его частью. Понимание этого образа упрощает дальнейшие вычисления. Физика ЕГЭ требует, чтобы ученик видел за формулами физический смысл и умел переводить бытовой язык на язык задач. Поэтому начнём с чётких определений, не нагромождая лишний формализм.
Абсолютная влажность: масса пара в единице объёма
Абсолютная влажность обозначают буквой ρ. Она показывает, сколько граммов водяного пара приходится на кубический метр воздуха. Чтобы найти величину, делят массу пара на занимаемый им объём. Пара простых лабораторных измерений достаточно, чтобы убедиться: в тёплом воздухе ρ растёт, потому что молекулы воды получают больше кинетической энергии и реже конденсируются. В учебниках часто дают таблицу насыщенных паров. Ученику важно уметь брать из неё нужное значение давления насыщения при указанной температуре. Так формируется устойчивый навык — видеть связь между температурой и максимальным содержанием пара, которое воздух ещё «держит» без осадков.
Относительная влажность: пар в процентах от возможного
Относительная влажность обозначается φ и выражается в процентах. Формула выглядит просто: φ равна отношению парциального давления водяного пара к давлению насыщения при той же температуре. Умножаем на сто и получаем привычные проценты метеосводки. Если абсолютная и относительная влажности перепутаны, решение задачи рушится. Поэтому на черновике полезно записать короткую шпаргалку: «φ — процент от максимума». Ещё один совет: не заменяйте давление насыщения температурой, это две разные таблицы. Привычка проверять размерность сопротивляется типичным ошибкам. Давление измеряют в паскалях, проценты безразмерны, значит путаница сразу видна.
Точка росы и эффект конденсации
Точка росы — температура, при которой пар становится насыщенным для данного содержания влаги. Если воздух охлаждать дальше, излишек конденсируется на поверхностях. Отсюда запотевшие окна зимой. На экзамене встречается вопрос: «Найдите температуру точки росы при известных t и φ». Алгоритм простой. Сначала из φ и давления насыщения при t определяем парциальное давление. Затем ищем в таблице температуру, при которой давление насыщения равно найденному. Схема устойчива, даже если цифры другие. Отдельно запомните, что точка росы зависит лишь от содержания влаги, а не от скорости охлаждения. Это часто проверяют в тестовой части.
Приборы: психрометр, гигрометр и неожиданные лайфхаки
Психрометр Ассмана имеет два термометра: сухой и влажный. Испарение смачивает шарик второго и охлаждает его. Чем суше воздух, тем больше разность температур. По таблице или графику находят φ. Гигрометры используют волос, плёнку полимера или электропроводность, но принцип всё тот же — свойство материала меняется с содержанием влаги. На практике школьнику доступен простой приём: завернуть градусник во влажную салфетку и обмахивать картонкой. Измерив температуры, можно проверить расчёты дома. Такой эксперимент укрепляет связь теории и реальности, а объяснение явления требует тех же формул, что и в билете.
Задачи ЕГЭ: три базовых сюжета
Первый сюжет — вычислить φ при заданных t и абсолютной влажности. Второй — определить массу конденсата при охлаждении воздуха до точки росы или ниже. Третий — найти работу, совершённую при изотермическом сжатии влажного воздуха. Здесь важно помнить, что давление пара остаётся прежним, пока не достигнут насыщения. Для тренировки полезно составлять свой конвейер вопросов: меняйте температуру, объём, влажность, а тип расчёта оставляйте тем же. Постепенно формулы перестают казаться чужими, потому что глаза видят их каждый день.
Ловушки и частые ошибки при решении
Ученики часто забывают переводить температуру Цельсия в Кельвины, когда используют уравнение Клапейрона. Следующий удар — неверное считывание данных из таблицы насыщенного пара: некоторые справочники дают давление в миллиметрах ртутного столба, другие — в килопаскалях. Проверяйте единицы сразу, тогда пересчёт занимает секунды. Ещё одна ловушка — использование относительной влажности вместо абсолютной при расчёте массы конденсата. Перед подставлением величин оцените порядок цифр: если конденсат получился сотни граммов из литра воздуха, значит где-то ошибка. Чувство масштаба спасает время на переписку калькулятора.
Как организовать учёбу и где найти готовый курс
Разбейте теорию на короткие блоки: определения, таблицы, приборы, расчёты. После каждой темы решите две-три задачи разного уровня. Записывайте ход решения словами: так мозг удерживает логику, а не только цифры. Раз в неделю устраивайте мини-тест, смешивая задания прошлых блоков, чтобы информация закреплялась в памяти, а не оседала в тетради. Тем, кто предпочитает готовую структуру и сопровождение, подойдёт подготовка к ЕГЭ в формате онлайн-школы. Там задан ритм и проверка выполненных шагов, поэтому материал не проваливается в пропасть прокрастинации.