Оглавление
Введение
Физика – является экспериментальной
наукой. В основе всех физических теорий
лежат наблюдения реальных явлений. В
ходе наблюдений описываются обнаруженные
зависимости, которые в последствие могут
быть выражены математическими формулами.
Физика стремится отыскать
причину выявленных закономерностей,
описать механизм явлений.
Отличительной особенностью
науки физики является то, что, куда бы
мы не посмотрели, какой аспект нашей жизни
бы мы не рассматривали, везде находятся
отражения законов физики. Особый интерес
представляют физические явления в быту.
В ванне происходит множество интересных
явлений. Вода наполняет ванну, человек
садится, и уровень воды поднимается. По
поверхности воды пробегают волны. Предметы
в ней плавают или тонут, образуются мыльные
пузыри, свет отражается от стенок ванны и поверхности воды, люди в ванной
падают и ушибаются. Открываем слив, и вот ванна пуста.
Вытекая, вода может образовать водоворот.
Все эти очень легко наблюдаемые события
вызывают вопросы, а каждый вопрос может
стать началом целого исследования. Эти
и многие другие явления природы, которые
и изучает физика, ежесекундно происходят
в ванной комнате.
1 Явление конденсации в ванной
комнате
Одно из самых ярких и загадочных
,на первый взгляд, физических явлений
– «слезливость» окон, зеркал и кафеля
в ванной комнате. После принятия горячего
душа мы всегда обнаруживаем, что, к примеру,
стекло запотело.
Стекло или же кафель
начинает запотевать снизу вверх, затем
образуются небольшие капельки. Соединяясь
между собой образуются крупные капли,
которые стекаются вниз. «Вода дырочку
найдет». В результате намокает стена
и если это происходит постоянно, то образуется
грибок и плесень, а это уже не безопасно
для здоровья.[3].
Разберем подробнее
физические основы данного процесса.
Как известно, вода
может быть в трех состояниях: жидком,
твердом (лед) и газообразном (пар). В любом
воздухе присутствуют пары воды. Явление
конденсации – процесс перехода паров
воды из парообразного состояния в жидкое,
а температура, при которой это происходит,
называют точкой росы. Значение температуры
точки росы зависит от относительной влажности
воздуха. Чем она выше, тем выше и точка
росы, и тем ближе к фактической температуре
воздуха, и наоборот. При значении относительной
влажности 100% температура точки росы совпадает
с фактической температурой окружающего
воздуха.[2].
Как мы обозначили ранее, конденсация
– это переход вещества из газообразного
в жидкое состояние.
Молекулы жидкости, покинувшие
ее в процессе испарения, находятся в воздухе
в состоянии непрерывного теплового движения.
Так как движение молекул хаотичное, то
какая-то часть молекул вновь попадает
в жидкость. Число таких молекул тем больше,
чем больше давление пара над жидкостью.
Пар конденсируется.[3].
Рисунок 1 – Схема процесса
конденсации.
Процесс превращения пара в
жидкость идет с выделением некоторого
количества тепла.
Количество теплоты, выделяющееся
при конденсации определяется по формуле:
где L - удельная теплота парообразования.
Приведенная выше формула годится
одновременно для расчета количества
теплоты, необходимого для превращения
жидкости в пар ( при кипении) и для количества
теплоты, выделяющейся при конденсации.[3].
Скорость конденсации зависит
от: рода жидкости, наличия центров конденсации
и от температуры.
Рисунок 2 – Зависимость скорости
конденсации от рода жидкости.
Температура вещества в процессе
конденсации не изменяется. Температура
конденсации паров вещества равна температуре
кипения этого вещества.
2 Причины возникновения конденсата.
Основными причинами возникновения
конденсата являются температура и влажность.
Вода состоит из одинаковых
молекул с химической формулой Н2О. Три агрегатных
состояния воды различаются между собой
по тому, насколько прочно связаны между
собой молекулы и насколько они подвижны.
[2].
Что же происходит на поверхности
воды, граничащей с воздухом? Отдельные
молекулы, находящиеся на границе с воздухом,
отрываются от поверхности воды и образуют
невидимый водяной пар. Поэтому в воздухе,
который граничит с поверхностью воды,
содержится вода в виде пара. Точно так
же молекулы переходят обратно из газообразного
в жидкое состояние.
Итак, мы наблюдаем два процесса:
испарение и конденсацию. [3].
Испарение: если за единицу
времени из жидкого в газообразное состояние
переходит больше молекул, чем наоборот,
количество воды уменьшается.
Конденсация: если за единицу
времени из газообразного в жидкое состояние
переходит больше молекул, чем наоборот,
количество воды увеличивается. [2].
При равных условиях между испарением
и конденсацией наблюдается равновесие,
заключающееся в том, что за единицу времени
из жидкого в газообразное состояние переходит
столько же молекул, сколько наоборот.
Это равновесие достигается в закрытом
сосуде после того, как воздух, находящийся
в сосуде, вобрал максимально возможное
количество влаги. Этот воздух теперь
насыщен водяным паром. Количество водяного
пара, которое в состоянии принять воздух,
зависит исключительно от его температуры.
[6].
Точка росы – это температура,
при которой воздух, имеющий определенную
исходную температуру и относительную
влажность, больше не в состоянии поглощать
влагу. Если температура воздуха составляет
20°С, а влажность – 50%, это означает, что
в воздухе содержится 50% того максимального
количества воды, которое может там находится.
Если говорить об области нормальных
для жизни температур, то соотношение
температуры и влажности выглядит примерно
так: при изменении температуры воздуха
на 1°С относительная влажность воздуха
изменится на 5%. Понижение температуры,
при неизменном количестве влаги в воздухе,
повышает относительную влажность. То
есть, если в комнате было 18°С и влажность
50%, то при 17°С влажность уже составит 55%,
а при 16°С - уже 60%.
Как избавиться от избыточной
влаги:
В результате проветривания
использованный, теплый и влажный воздух
выводится наружу. В помещение поступает
свежий, холодный и сухой воздух. Таким
образом, проветривание – это обмен воздуха,
который, к сожалению, связан с неизбежной
потерей тепла. Эти потери тепла могут
быть сведены до минимума, например, при
кратковременном проветривании.[5].
Помещения, в которых постоянно
скапливается избыточная влага (ванная,
кухня), необходимо регулярно проветривать.
Это значит, что двери этих помещений во
время проветривания должны быть закрыты,
чтобы влажный воздух не распространялся
по всей квартире. Не следует устанавливать
складывающиеся двери между ванной и коридором
или снимать дверь на кухню.
Заключение
Явление физики в жизни
человека очень велико. Физика даёт нам
знания об окружающей среде, формирует
мировоззрение. Ведь если задуматься,
если не знать физику нельзя сварить яйца.
Физика ещё и полезна, заставлять думать,
что способствует развитию мышления. Каждый
человек изо дня в день пользуется законами
физики в повседневной жизни.
Яркий пример – явления,
происходящие в ванной комнате. Без понимания
природы этих явлений и их причин невозможно
устранить те или иные возникающие неудобства
и проблемы. Понимая, чем вызвана слезливость
поверхностей в ванной комнате, становится
возможным свести данный эффект к минимуму
и уменьшить последствия, вызываемые процессом
конденсации.
Список литературы
1. Элементарный учебник физики
под редакцией Г.С. Ландсберга том III. Колебания
и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
– Репринт 10 изд перераб, 2005
2. «Физика» Дж. Орир том
1, Москва 2011
3. Учебник по физике
для 9 класса средней школы Н.М.
Шахмаева, С.Н.Шахмаева, Д.Ш. Шодиева, 2012
4. «Физика» Кикоин И. К., Кикоин
А. К. Учебник для 9 кл. – 4-е издание ,2007
5. Энциклопедия для детей
Аванта+ Т.16 «Физика» Ч.2 Электричество
и магнетизм. Термодинамика и квантовая
механика. Физика ядра и элементарных
частиц , 2000
6. Энциклопедия для детей
Аванта+ Т.14 «Техника» История техники.
Мир современной техники, 2009
7. Энциклопедия «Наука» Аннабел
Крейг и Клифф Росни изд. «Росмен»,2007
8. И.А. Галаванов «Подходы к
решению задач по физике», 2007
9. В. П. Лившевский «Физика
вокруг нас», Москва, 2004
10. И. В. Савельев «Курс
общей физики» Книга 1 «Механика»,2000