Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 39: Độ ẩm của không khí

Khi nhiệt độ không khí tăng thì độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tỉ đối của nó thay đổi như thế nào ?

A. Độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tỉ đối đều tăng như nhau.

B. Độ ẩm tuyệt đối giảm, còn độ ẩm tỉ đối tăng.

C. Độ ẩm tuyệt đối tăng, còn độ ẩm tỉ đối giảm.

D. Độ ẩm tuyệt đối không thay đổi, còn độ ẩm tỉ đối tăng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm của độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tỉ đối của không khí

Hướng dẫn giải

- Khi nhiệt độ của không khí ẩm tăng lên thì độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm cực đại đều tăng do tốc độ bay hơi của nước trên mặt đất hoặc mặt nước (ao, hồ, sông, biển) tăng. Nhưng độ ẩm tuyệt đối của không khí tăng theo nhiệt độ chậm hơn so với độ ẩm cực đại của không khí nên độ ẩm tỉ đối của không khí giảm khi nhiệt độ tăng.

- Chọn đáp án C

Không khí ở 28°C có độ ẩm tuyệt đối là 20,40 g/m³. Cho biết khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở 28°C là 27,20 g/m³. Xác định độ ẩm tỉ đối của không khí ở nhịêt độ này.

A. f = 75%.            B. f = 65%.        

C. f = 80%.            D.f = 70%.

Phương pháp giải

Tính độ ẩm tỉ đối của không khí theo công thức:

\(f = \frac{a}{A}\)

Hướng dẫn giải

- Vì độ ẩm cực đại A của không khí ở 28⁰C có giá trị bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hòa trong không khí ở cùng nhiệt độ: A=27,20g/m³, nên suy ra độ ẩm tỉ đối của không khí ở 28⁰C là:

\(f = \frac{a}{A} = \frac{{20,4}}{{27,2}} = 0,75 = 75{\rm{\% }}\)

- Chọn đáp án A

Nhiệt độ không khí trong phòng là 25°C và độ ẩm tỉ đối của không khí là 70%. Xác định khối lượng m của hơi nước trong căn phòng có thể tích 100 m³. Khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở 20°C là 23,00 g/m³.

A. m = 16,1 kg.

B. m = 1,61 kg.

C. m = 1,61 g.

D. m = 161 g.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: a=f.A để tính khối lượng riêng của hơi nước bão hòa 

- Khối lượng của hơi nước trong căn phòng tính theo công thức:

m=a.V

Hướng dẫn giải

- Độ ẩm tỉ đối của không khí là: f=a/A

- Vì độ ẩm cực đại A của không khí ở 25⁰C có giá trị bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hòa trong không khí ở cùng nhiệt độ: A=23,00g/m³, nên:

\(a = f.A = 0,7.23,00 = 16,10g/{m^3}\)

- Từ đó suy ra khối lượng m của hơi nước trong căn phòng thể tích 100m³:

\(m = aV = 16,10.100 = 1610g = 1,61kg\)

- Chọn đáp án B

Xác định áp suất riêng phần p (theo đơn vị mmHg) của hơi nước trong không khí ẩm ở 28°C. Cho biết độ ẩm tỉ đối của không khí là 80% và áp suất nước bão hoà ở nhiệt độ này gần đúng bằng 28,35 mmHg.

A. p = 226,8 mmHg.

B. p ≈ 35,44 mmHg.

C. p = 22,68 mmHg.

D.p ≈ 354,4 mmHg.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức:

\(p \approx f.{p_{bh}}\) để tính áp suất riêng phần của hơi nước

Hướng dẫn giải

- Độ ẩm tỉ đối của không khí tính bằng:

\(f \approx \frac{p}{{{p_{bh}}}}\)

- Từ đó suy ra áp suất riêng phần p (theo đơn vị mmHg) của hơi nước trong không khí ẩm ở 28⁰C:

\(p \approx f.{p_{bh}} = 0,80.28,35 = 22,68mmHg\)

- Chọn đáp án C

Nước nặng hơn không khí. Tại sao trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất không khí khô lại nặng hơn không khí ẩm ?

Phương pháp giải

Vận dụng lí thuyết về độ ẩm không khí để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Khối lượng riêng của không khí là 1,29 kg/m³, còn khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m³. Như vậy nước nặng hơn không khí. Nhưng chú ý rằng : nước là thể lỏng, còn không khí là thể khí.

- Không khí khô và không khí ẩm đều là thể khí. Không khí khô là hỗn hợp của khí ôxi và khí nitơ ; còn không khí ẩm là hỗn hợp của khí ôxi, khí nitơ và hơi nước. Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất, số lượng các phân tử khí (hoặc hơi) có trong đơn vị thể tích của không khí khô và của không khí ẩm đều như nhau. Nhưng phân tử lượng trung bình của không khí là 29 g/mol, còn phân tử lượng trung bình của hơi nước là 18g/mol. Vì vậy không khí khô nặng hơn không khí ẩm.

Tại sao khi nhiệt độ không khí ẩm tăng lên thì độ ẩm tuyệt đối lại tăng và ẩm tỉ đối của không khí lại giảm ?

Phương pháp giải

Độ ẩm tuyệt đối của không khí tăng theo nhiệt độ chậm hơn so với độ ẩm cực đại của không khí nên ộ ẩm tỉ đối giảm khi nhiệt độ tăng

Hướng dẫn giải

Khi nhiệt độ của không khí ẩm tăng lên thì độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm cực đại đều tăng do tốc độ bay hơi của nước trên mặt đất hoặc mặt nước (ao, hồ. sông, biển) tăng. Nhưng độ ẩm tuyệt đối của không khí tăng theo nhiệt độ chậm hơn so với độ ẩm cực đại của không khí nên độ ẩm tỉ đối của không khí giảm khi nhiệt độ tăng.

Tại sao khi dùng máy bay để phun chất ôxit cacbon rắn (tuyết cacbônic) vào những đám mây, người ta lại có thể gây ra "mưa nhân tạo" ?

Phương pháp giải

 "Mưa nhân tạo" bản chất là các "tâm hội tụ" hơi nước bão hoà trong không khí

Hướng dẫn giải

Đám mây là lớp không khí chứa hơi nước ở trạng thái bão hoà. Các tinh thể ôxit cacbon rắn có nhiệt độ khá thấp nên chúng được phun vào những đám mây để tạo ra các tinh thể băng. Những tinh thể băng này trở thành các "tâm hội tụ" hơi nước bão hoà trong không khí và nhanh chóng tạo ra các hạt nước đủ lớn rơi xuống thành "mưa nhân tạo".

Căn cứ các số đo dưới đây của trạm quan sát khí tượng, hãy cho biết khô khí buổi sáng hay buổi trưa mang nhiều hơi nước hơn ? Giải thích tại sao ?

-  Buổi sáng : nhiệt độ 20°C, độ ẩm tỉ đối 85 %.

-  Buổi trưa : nhiệt độ 30°C, độ ẩm tỉ đối 65%

Khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở 20°C là 17,30 g/m³ và ở 30°C 30,29g/m³.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: a=f.A để tính độ ẩm tuyệt đối của không khí vào buổi sáng và buổi trưa 

Hướng dẫn giải

Vì độ ẩm cực đại của không khí bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hoà trong không khí ở cùng nhiệt độ, nên độ ẩm cực đại của không khí buổi sáng ở 20°C là A₁ = 17,30 g/m³ và buổi trưa ở 30°C là A₂ = 30,29 g/m³. Như vậy độ ẩm tuyệt đối của không khí.

- buổi sáng : a₁ = f₁.A₁ = 85%. 17,30 ≈ 14,7 g/m³.

- buổi trưa : a₂ = f₂.A₂ = 65%. 30,29 ≈ 19,7 g/m³.

Giá trị độ ẩm tuyệt đối của không khí buổi sáng và buổi trưa vừa tính được chứng tỏ : không khí buổi trưa chứa nhiều hơi nước hơn không khí buổi sáng. Nguyên nhân là do : nhiệt độ không khí buổi trưa cao hơn nên tốc độ bay hơi của nước từ mặt đất và mặt nước (hồ, ao, sông, biển) lớn hơn so với buổi sáng và lượng hơi nước trong không khí càng nhiều. Hơn nữa khi nhiệt độ càng cao thì áp suất hơi nước bão hoà trong không khí càng lớn, nghĩa là hơi nước trong không khí càng xa trạng thái bão hoà và do đó giới hạn của sự tăng áp suất hơi nước trong không khí càng mở rộng. 

Nhiệt độ của không khí trong phòng là 20°C. Nếu cho máy điều hoà nhiệt chạy để làm lạnh không khí trong phòng xuống tới 12°C thì hơi nước trong không khí của căn phòng trở nên bão hoà và tụ lại thành sương. Nhiệt 12°C được gọi là "điểm sương" của không khí trong căn phòng. Hãy tính độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tỉ đối của không khí trong căn phòng này. Kích thước của căn phòng là 6 x 4 x 5 m. Khối lượng riêng của nước bão hoà trong không khí ở 12°C là 10,76 g/m³ và ở 20°C là 17,30 g/m³.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức f=a/A.100% để tính độ ẩm tỉ đối của không khí 

- Tính khối lượng không khí theo công thức:

m = a.V

Hướng dẫn giải

Độ ẩm tuyệt đối a₂₀ của không khí ở 20°C trong căn phòng có giá trị bằng độ ẩm cực đại A₁₂ của hơi nước bão hoà trong không khí ở 12°C. Nhưng độ ẩm cực đại A₁₂ của hơi nước bão hoà trong không khí ở 12°C bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở cùng nhiệt độ này, nên ta có : a₂₀ = A₁₂= 10,76 g/m³.

- Như vậy độ ẩm tỉ đối của không khí trong căn phòng ở 200C bằng :

\({f_{20}} = \frac{{{a_{20}}}}{{{A_{20}}}} = \frac{{10,76}}{{17,30}} \approx 62{\rm{\% }}\)

- Lượng hơi nước trong không khí của căn phòng ở 20°C bằng :

m = a₂₀V = 10,76.10^-3.6.4.5 = 1,29 kg.

Một đám mây thể tích 1,4.10¹⁰ m³ chứa hơi nước bão hoà trong khí quyển ở 20°C. Khi nhiệt độ của đám mây giảm xuống tới 10°C thì hơi nước bão hoà trong đám mây tụ lại thành các hạt mưa. Xác định lượng nước mưa xuống. Khối lượng riêng của hơi nước bão hoà trong không khí ở 10°C 9,40 g/m³ và ở 20°C là 17,30 g/m³.

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: M=A.V để tính khối lượng hơi nước ở từng nhiệt độ

- Lượng nước mưa rơi xuống có khối lượng được tính theo công thức:

M = M₂₀-M₁₀

Hướng dẫn giải

- Vì độ ẩm cực đại A₂₀ của không khí ở 20°C có giá trị bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở cùng nhiệt độ, nên ta có :

A₂₀ = 17,30 g/m3

- Từ đó suy ra lượng hơi nước cực đại có thể có trong thể tích V = l,4.10^l0 m³ của đám mây bằng:

M₂₀ = A₂₀V = 17.30.10^-3.1,4. 10¹⁰ = 2,40.10⁸ kg

- Khi nhiệt độ không khí của đám mây giảm xuống tới 10°C thì lượng hơi nước cực đại có thể có trong thể tích V = 1,4.10¹⁰ m³ của đám mây chỉ còn bằng :

M₁₀ = A₁₀V = 9,40.10^-3.1,4.10¹⁰ = 1,3. 10⁸ kg

- Như vậy lượng nước mưa rơi xuống có khối lượng bằng :

M = M₂₀-M₁₀ = 2,40.10^8- 1,3.10⁸= l,1.10⁸ kg= 110000 tấn.