Krzysztof R bilas PAROWANIE. PARA NASYCONA. Rysunek 1: Nad powierzchni cieczy w zamknietym pojemniku powstaje para nasycona.

Transkrypt

1 wiczenie 22 A. Wyznaczanie wilgotno±ci wzgl dnej owietrza metod sychrometru Assmanna (lub Augusta) B. Wyznaczanie wilgotno±ci bezwzgl dnej i wzgl dnej owietrza metod unktu rosy (higrometru Alluarda) Krzysztof R bilas PAROWANIE. PARA NASYCONA Przemiana fazowa zwana arowaniem to rzemiana cieczy w gaz. Parowanie olega na odrywaniu si od owierzchni cieczy cz steczek o najwi kszych energiach kinetycznych na tyle du»ych, aby okona siªy rzyci gania mi dzycz steczkowego (siªy van der Waalsa) anuj ce w cieczy. Poniewa» orzez arowanie ciecz ouszczaj cz - steczki o najwy»szych energiach, wi c je±li odczas arowania nie zostanie do cieczy dorowadzone z zewn trz cieªo, ciecz aruj ca ochªadza si. Ciecze aruj w ka»dej temeraturze i rzy ka»dym ci±nieniu, ale szybko± arowania wzrasta ze wzrostem temeratury (ro±nie bowiem wtedy energia kinetyczna cz steczek b d cych w cieczy), a tak»e wzrasta wraz z obni»eniem ci±nienia. Dlatego rzeªyw owietrza nad owierzchni aruj c zwi ksza szybko± arowania - oruszaj ce si owietrze orywa cz steczki fazy ciekªej i odrowadza je znad owierzchni aruj cej obni»aj c nieco ci±nienie nad owierzchni aruj c, orawiaj c w ten sosób warunki arowania. ak»e oczywistym jest,»e szybko± arowania jest roorcjonalna do wielko±ci aruj cej owierzchni oraz zale»y od siª oddziaªywania mi dzycz steczkowego, czyli od rodzaju cieczy. Cz steczki cieczy wyarowane w rzestrze«onad owierzchni cieczy ulegaj zderzeniom, zmieniaj kierunek ruchu i mog owróci do cieczy, któr wcze±niej ou±ciªy. Z tego wzgl du arowanie mo»e zachodzi w trojaki sosób: 1. Parowanie rowadz ce do wzrostu ilo±ci ary onad owierzchni cieczy - wtedy z cieczy wychodzi wi cej cz steczek ni» do niej wraca. 2. Skralanie (kondensacja) - wi cej cz steczek owraca do cieczy ni» z niej wyarowuje. 3. Stan równowagi fazowej (stan nasycenia) - ilo± wyarowuj cych cz steczek jest taka sama jak ilo± owracaj cych do cieczy. Je»eli arowanie cieczy odbywa si w rzestrzeni zamkni tej, wyeªnionej cz ±ciowo ciecz aruj c, to zostaje wkrótce osi gni ty stan równowagi fazowej. Znajduj ca si wtedy w naczyniu ara jest w równowadze ze swoj ciecz i nazywana jest ar nasycon. W danej temeraturze ara nasycona jest ar o maksymalnym mo»liwym ci±nieniu. o znaczy, ci±nienie ary nienasyconej (czyli nie b d cej w równowadze ze sw ciecz ) jest w Rysunek 1: Nad owierzchni cieczy w zamknietym ojemniku owstaje ara nasycona. danej temeraturze zawsze ni»sze ni» ci±nienie ary nasyconej. Obecno± gazów oboj tnych wzgl dem cieczy nad owierzchni cieczy nie wªywa na ci±nienie ary tej cieczy. Przestrze«zamkni ta nad ciecz zostaje w ka»dym rzyadku nasycona ar tak jakby byªa caªkiem usta, co jest sªuszne gdy r»no± gazów jest wzgl dnie maªa. Zale»no± ci±nienia (r»no±ci) ary nasyconej od temeratury jest dla wszystkich cieczy odobna. Najmniejsza r»no± ary nasyconej wyst uje w temeraturze krzeni cia. W miar odwy»szania temeratury r»- no± ary ro±nie wykªadniczo i osi ga warto± maksymaln w temeraturze krytycznej (or. ni»ej). Na Rys. 2 rzedstawiono zale»no± r»no±ci ary nasyconej od temeratury dla kilku ró»nych cieczy. Rysunek 2: Ci±nienie ary nasyconej kilku cieczy w funkcji temeratury.

2 2 PRZEMIANY PARY NIENASYCONEJ I NASYCONEJ Par nasycon mo»na otrzyma nie tylko orzez roces arowania cieczy w zamkni tym naczyniu. Maj c do dysozycji jedynie ar nienasycon mo»na uzyska ar nasycon w trojaki sosób: 1. Izotermiczne sr»anie czyli zmniejszanie obj to±ci ary nienasyconej w staªej temeraturze. Pocz tkowo (faza I na Rys. 3) odczas zmniejszania obj to±ci ci±nienie a- III II I gdzie: - ci±nienie (r»no± ) ary, V - obj to±, m masa ary zawartej w obj to±ci V, µ - masa molowa ary (dla wody µ = 18 g/mol), R - staªa gazowa, - temeratura wyra»ona w skali Kelvina. Wzrost ci±nienia ary nienasyconej ko«czy si w momencie, gdy uzyskane ci±nienie jest równe ci±nieniu ary nasyconej w danej temeraturze. Para nienasycona staje si wi c ar nasycon. Dalsze zmniejszanie obj to±ci (wci» w staªej temeraturze) nie rowadzi ju» do wzrostu ci±nienia ary (faza II na Rys. 3), bowiem mamy ju» do czynienia z ar nasycon, czyli ar o maksymalnym mo»liwym ci±nieniu w danej temeraturze. Zmniejszanie obj to±ci ary nasyconej skutkuje tym,»e cz ± masy ary zostaje skrolona na ±ciankach naczynia. Dzieje si tak a» do momentu caªkowitego skrolenia ary. Gdy w zbiorniku zostanie jedynie ciecz, dalsze zmniejszanie obj to±ci olega ju» na sr»aniu cieczy, co wi»e si z gwaªtownym wzrostem ci±nienia (faza III na Rys. 3). Gdyby±my odczas fazy II odwrócili roces i zacz li zwi ksza obj to± ary nasyconej, wówczas sowoduje to wyarowanie ewnej masy cieczy bez obni»enia ci±nienia ary nasyconej. Przedstawiona na Rys. 3 zale»no± (V ) sorz dzona dla = const nosi nazw izotermy ary. Na Rys. 4 okazano izotermy ary obrazuj ce oisany owy»ej roces izotermicznego sr»ania rzerowadzony w coraz wy»- szych temeraturach ( 3 > 2 > 1 ). Im wy»sza jest V V 1 2 V I III 3 k 4 IV II II 2 1 I III V Rysunek 3: Zale»no± ci±nienia od obj to±ci rzy izotermicznym sr»aniu: (I) ary nienasyconej, (II) ary nasyconej, (III) cieczy. ry nienasyconej ro±nie i dla stosunkowo niedu»ych ci±nie«rzemiana zachodzi zgodnie z równaniem Claeyrona: V = m R, (1) µ Rysunek 4: Izotermy ary dla ró»nych temeratur. temeratura tym wy»ej oªo»ona jest izoterma. Ci±nienie ary nasyconej wzrasta a dªugo± odcinka oziomego maleje - maleje wi c obj to± ary nasyconej (ro±nie obj to± cieczy owstaªej ze skrolenia ary nasyconej). W ewnej temeraturze obj to± i g sto± ary nasyconej staje si równa obj to±ci i g sto±ci cieczy. Odcinek oziomy izotermy redukuje si do unktu. emeratura w której to zachodzi jest to temeratura krytyczna k. Jest to górna granica zakresu temeratur, w których substancja mo»e wyst owa w stanie ciekªym. Ci±nienie ary nasyconej w tej temeraturze nazywamy ci±nieniem krytycznym. Izoterma rzechodz ca rzez unkt krytyczny nazywa si izoterm krytyczn. W temeraturach wy»szych od krytycznej r»no± fazy gazowej mo»e by dowolnie du»a (n. izoterma dla temeratury 4 na Rys. 4). Je»eli oª czymy krzyw rzerywan ko«ce odcinków

3 3 oziomych oszczególnych izoterm ªaszczyzna wykresu zostanie odzielona na cztery obszary: I - obszar istnienia ary nienasyconej (ograniczony od góry izoterm krytyczn ), II - obszar wsóªistnienia ary nasyconej i cieczy, III - obszar istnienia cieczy, IV - obszar fazy lotnej (od izotermy krytycznej w gór ). W temeraturach ni»szych od temeratury krytycznej energia wewn trzna cieczy owstaj cej ze skrolenia ary jest ni»sza od energii wewn trznej ary. Podczas skralania ukªad ciecz-ara nasycona musi kontaktowa si termicznie z otoczeniem, któremu nadmiar energii rzekazuje. Ilo± cieªa oddanego rzy skralaniu jednostki masy ary nasyconej jest to cieªo skralania. Cieªo skralania (a równie» cieªo arowania) jest tym mniejsze im temeratura w której zachodzi jest bli»sza temeraturze krytycznej. W temeraturze krytycznej k i od ci±nieniem krytycznym cieªo skralania ary nasyconej i cieªo arowania cieczy s równe zeru (energie wewn trzne jednostki masy cieczy i ary s sobie równe). 2. Kolejnym sosobem uzyskania ary nasyconej z nienasyconej jest izochoryczne ochªadzanie, czyli zmniejszanie temeratury ary nienasyconej w staªej obj to±ci. O mo»liwo±ci tej mo»na si rzekona na odstawie Rys. 4 (strzaªka ionowa). 3. rzecim sosobem jest izobaryczne ochªadzanie, czyli zmniejszanie temeratury ary nienasyconej w staªym ci- ±nieniu (onownie atrz Rys. 4 - strzaªka ozioma). Je±li b dziemy zmniejsza izobarycznie temeratur owstaªej ary nasyconej, zmniejsza si b dzie jej obj to± a cz ± ary zacznie si skrala na ±ciankach naczynia. emeratur, w której ara zaczyna si skrala, nazywamy temeratur unktu rosy. WILGONO BEZWZGL DNA I WZGL DNA POWIERZA W±ród ar ró»nych cieczy szczególn rol odgrywa ara wodna w atmosferze ziemskiej. Nie trudno wyja±ni sk d si ona bierze - aruj wszelkie naturalne zbiorniki wodne, rzeki, jeziora, oceany, sztuczne akweny. W rzyrodzie zauwa»amy naturalny obieg wody, który tak»e dostarcza lokalnie wilgoci w ostaci szronu, rosy, deszczu, gradu, ±niegu. Ze wzgl du na zdolno± ochªaniania romieniowania cielnego emitowanego z Ziemi zaobiega ona zbytniemu ozi bianiu si Ziemi w okresach nocnych. Zawarto± ary wodnej w owietrzu okre±la si za omoc oj cia wilgotno±ci. Wilgotno± bezwzgl dna to g sto± ary wodnej w owietrzu, czyli masa ary zawarta w jednostce obj to- ±ci owietrza: W b = m V ρ (2) (m oznacza mas ary znajduj cej si w obj to±ci V ). Wilgotno± bezwzgl dn wyra»amy najcz ±ciej w g/m 3. Wykorzystuj c równanie Claeyrona mo»emy obliczy g sto± ary wodnej zakªadaj c,»e znamy jej ci±nienie (ci±nienie ary wodnej zawartej w owietrzu jest jedynie ewnym uªamkiem caªkowitego ci±nienia atmosferycznego; omiar omówiony jest ni»ej). Dla ary wodnej masa molowa wynosi µ = 18 g/mol. emeratur w skali Kelvina stoj c w równaniu Claeyrona wyrazimy orzez temeratur t w stoniach Celsjusza: = 273 +t. Staªa gazowa R = 8,314 J/mol K. Po rzeksztaªceniu równania Claeyrona (1) otrzymujemy nast uj ce wyra»enie na g sto±c ary: ρ = µ R t co o odstawieniu warto±ci liczbowych daje: (3) [ ρ = 2165 g/m 3 ] (4) t W owy»szym wzorze ci±nienie ary nale»y odstawi w kiloaskalach [kpa]. Wilgotno± wzgl dna okre±lana jest jako stosunek ci±nienia ary wodnej zawartej w owietrzu do ci±nienia ary nasyconej maj cej t sam temeratur jaka anuje w owietrzu; i najcz ±ciej odawana jest w rocentach: W = lub W = 100% (5) Para wodna znajduj ca si w owietrzu ma stosunkowo niedu»e ci±nienie, dlatego mo»na do niej stosowa z dobrym rzybli»eniem równanie Claeyrona (1). Na jego odstawie widzimy,»e ci±nienie jest roorcjonalne do g sto±ci ( = ρ µ R ), wi c wilgotno± wzgl dn mo»na wyrazi równie» orzez stosunek g sto±ci ary ρ znajduj cej si w owietrzu do g sto±ci ary nasyconej ρ nas maj cej temeratur owietrza: W = ρ/ρ nas. W raktyce najcz ±ciej osªugujemy si oj ciem wilgotno±ci wzgl dnej, bowiem informuje nas ona o tym na ile ara wodna znajduj ca si aktualnie w owietrzu ró»- ni si od ary, która nasyciªaby owietrze w tej samej temeraturze. Ma to znaczenie o tyle,»e wskazuje jaka jest szybko± arowania wody w danych warunkach. Im wi ksza jest ró»nica mi dzy ci±nieniem (g sto±ci ) ary b d cej w owietrzu a ci±nieniem (g sto±ci ) ary nasyconej w tej samej temeraturze, tym wi ksza jest szybko± arowania. W zimie, kiedy temeratura owietrza jest niska, ju» maªa ilo± ary wodnej nasyca owietrze (jest wtedy zatem zwykle du»a wilgotno± wzgl dna) i

4 4 mokre ciaªa schn bardzo owoli. W lecie, w gor cym owietrzu, mo»e znajdowa si znacznie wi ksza ilo± ary, która jednak w tych warunkach nie nasyca owietrza (maªa wilgotno± wzgl dna) i wobec tego ciaªa mokre schn szybko. W szczególno±ci arowanie z owierzchni skóry czy te» owierzchni li±ci ro±lin zale»y od wilgotno±ci wzgl dnej. Za najkorzystniejsz dla czªowieka wilgotno± organizmu uznaje si wilgotno± wzgl dn okoªo 60 %, a douszczaln dla rawidªowego funkcjonowania organizmu wilgotno± wzgl dn w zakresie %. Powietrze suche wywoªuje zbyt szybkie arowanie skóry i rzez to gwaªtowne uczucie ragnienia. Poniewa» odczas arowania ochªaniane jest z otoczenia cieªo, arowanie ozwala na ochªodzenie organizmu. W owietrzu bardzo wilgotnym arowanie odbywa si zbyt wolno i odczuwa si dusz ce uczucie uaªu. Dlatego w warunkach troikalnych, gdzie wilgotno± wzgl dna si ga 100 %, uaªy s szczególnie dokuczliwe. Zbytnie zawilgocenie omieszcze«mo»e by rzyczyn chorób go± cowych (lub rzezi bieniowych), które rowadz do niebeziecznych stanów rzewlekªych w ukªadzie stawowo- ruchowym i oddechowym (nie»yty). Wilgotno± owietrza ma istotny wªyw na rzebieg wielu reakcji chemicznych i rocesów»yciowych. Na wielu roduktach»ywno±ciowych, wielu lekarstwach znajdujemy naisy rzechowywa w suchym i chªodnym miejscu bowiem du»a zawarto± ary wodnej w owietrzu srzyja rozwojowi bakterii, le±ni, rzysiesza reakcje utleniania, korozj metali. A. WYZNACZANIE WILGONO CI WZGL DNEJ POWIERZA MEOD PSYCHROMERU ASSMANNA (LUB AUGUSA) Zasada omiaru W celu wyznaczenia r»no±ci ary wodnej nienasyconej zawartej w owietrzu wykorzystuje si sychrometr Assmanna (bardziej ierwotny to sychrometr Augusta) - Rys. 5. Psychrometr jest ukªadem dwóch identycznych termometrów rt ciowych, z których jeden osiada zbiornik z rt ci owini ty tkanin, nasycon wod destylowan. Drugi termometr jest suchy. Uruchamiaj c wentylator (w okrywie sychrometru Assmanna) zwi ksza si szybko± arowania wody z tkaniny termometru wilgotnego - arowanie wody odbywa si rzy obieraniu cieªa z najbli»szego otoczenia, a wi c temeratura tkaniny aruj cej obni»a si i termometru równie» (termometr okazuje zawsze wªasn temeratur ). Wskazania termometrów o ewnym czasie ustalaj si i w tym momencie mo»na odczyta temeratur ka»dego z nich: suchego t s i wilgotnego t w. Na drodze óªemirycznej znaleziono wzór daj cy mo»liwo± obliczenia ci±nienia ary zawartej w owiea) b) Rysunek 5: a) Psychrometr Assmanna. b) Psychrometr Augusta. trzu na odstawie znajomo±ci temeratur rzez termometry suchy i wilgotny t s i t w : = w k a (t s t w ), (6) gdzie: w to ci±nienie ary nasyconej w temeraturze t w wskazywanej rzez termometr wilgotny, a - ci±nienie atmosferyczne, które nale»y odczyta z barometru, k - to staªa zale»na od tyu sychrometru. Maj c wyznaczone do±wiadczalnie t s i t w oraz ci- ±nienie atmosferyczne a wyra»one w kiloaskalach (kpa) mo»na wyliczy z odanego wzoru (6) szukane ci±nienie ary nienasyconej zawartej w owietrzu, a nast nie obliczy wilgotno± wzgl dn wedªug wzoru (5). Warto± r»no±ci ary wodnej nasyconej w w temeraturze t w oraz ci±nienie ary wodnej nasyconej w temeraturze otoczenia t s odczytuje si z abeli 1. abela 1: Zale»no± ci±nienia ary wodnej nasyconej od temeratury t. t( o C) (kpa) t( o C) (kpa) t( o C) (kpa) 1 0, , ,49 2 0, , ,69 3 0, , ,81 4 0, , ,98 5 0, , ,17 6 0, , ,36 7 1, , ,57 8 1, , ,75 9 1, , , , , ,24 Inn mo»liwo±ci znalezienia w i jest zastosowanie wielomianu okre±laj cego zale»no± ci±nienia ary nasyconej od temeratury w zakresie 0-30 o C: (t) = At 3 + bt 2 + ct + d, (7)

5 5 gdzie wsóªczynniki wyst uj ce w wielomianie maj warto± : a = 0, kpa/deg 3 b = 0, kpa/deg 2 c = 0,0483 kpa/deg d = 0,604 kpa. Wykonanie wiczenia 1. Wyj sychrometr Assmanna z udªa, ujmuj c go tylko za r czk i zawiesi na statywie. Probówk z olietylenu znajduj c si w udle naeªni wod destylowan i zaªo»y na zbiorniczek termometru oznaczonego kolorem niebieskim. Odczeka kilkana±cie sekund. Zbiorniczek z rt ci tego termometru (zwanego tu wilgotnym) jest owini ty tkanin, która nasyci si wod. 2. Zdj robówk z wod z termometru, odª - czy zasilacz wiatraczka sychrometru do sieci r du elektrycznego (zasilacz jest w udle sychrometru). Uruchomi wiatraczek wª cznikiem znajduj cym si na okrywie sychrometru. 3. Przez kilka minut obserwowa termometr wilgotny (oznaczony na niebiesko) i odczyta najni»sz wskazan temeratur. Jest to temeratura t w, któr nale»y zaisa. Zanotowa bª d maksymalny omiaru t w - najmniejsza dziaªka termometru. 4. Odczyta i zaisa temeratur wskazywan rzez termometr suchy t s. Zanotowa bª d maksymalny omiaru t s 5. Odczyta z barometru ci±nienie atmosferyczne a. Zaisa je odaj c w [kpa]. Oracowanie wyników omiarowych 1. Z abeli 1 odczyta warto±ci r»no±ci ary wodnej nasyconej w temeraturze t s i t w : i w. Obliczy wedªug wzoru (6). Staªa k = 0, /deg. 2. Obliczy r»no±ci ar nasyconych i w dla tych samych temeratur korzystaj c z wielomianu (7). Porówna z danymi z abeli Obliczy wilgotno± wzgl dn i rocentow wedªug wzoru (5). 4. Obliczy wilgotno± bezwzgl dn wedªug znalezionego wcze±niej wzoru (4), czyli: W b = t s (8) Powy»szy wzór daje nam g sto±ci ary (wyra»onej w g/m 3 ) w temeraturze owietrza t s maj cej ci±nienie (wyra»one w kp a). 5. Dyskusj bª dów rzerowadzi metod ró»niczki zueªnej: a) Warto± bª du maksymalnego w obliczamy metod ró»niczki zastosowan do wzoru (7): w = d w dt t w = (3at 2 w + 2bt w + c) t w (9) b) Bª d maksymalny obliczamy metod ró»niczki zueªnej zastosowanej do wzoru (6), czyli: = w w + t s t s + t w t w. (10) c) Metod z unktu a) zastosowa do wyliczenia bª du, zast uj c temeratur t w temeratur t s. d) Korzystaj c z wyników uzyskanych w unktach b) i c) obliczy bª d wilgotno±ci wzgl dnej W wedªug schematu: W = W + W. (11) B. WYZNACZANIE WILGONO CI BEZWZGL DNEJ I WZGL DNEJ POWIERZA MEOD PUNKU ROSY (ZMODYFIKOWANEGO HIGROMERU ALLUARDA) Zasada omiaru Pomiar wilgotno±ci owietrza t metod srowadza si do wyznaczenia temeratury unktu rosy, czyli temeratury, w której ara wodna znajduj ca si w otaczaj cym owietrzu staje si ar nasycon. Para zawarta w owietrzu (zwykle) nie jest ar nasycon. Wiemy jednak,»e izobaryczne ozi bienie ary nienasyconej srawia,»e staje si ona ar nasycon, a dalsze ochªadzanie owstaªej ary nasyconej rowadzi do jej cz ±ciowego skrolenia. Higrometr Alluarda (Rys. 6) to maªe ªaskie naczynie metalowe w ksztaªcie walca wykonane z wyolerowanej blachy z bardzo bªyszcz c owierzchni czoªow, tworz c rodzaj lustra metalowego. W naczyniu umieszczony jest termometr okazuj cy temeratur lustra. Lustro to jest ochªadzane (w higrometrze Alluarda orzez rzeomowywanie rzez naczynie zimnej wody) i obserwowane uwa»nie rzez szyb umieszczon rzed higrometrem. W bezo±rednim otoczeniu lustra owietrze

6 z wielomianu (7) ci±nienie ary nasyconej w temeraturze okojowej t (wcze±niej odczytanej z termometru), u»ywaj c wzoru (5) mo»emy wyznaczy wilgotno± wzgledn W. Uwaga: W zmodykowanym higrometrze Alluarda (Rys. 8) ochªadzanie lustra higrometru dokonujemy dzi ki ogniwu Peltiera rzymocowanemu z tyªu lustra. D¹wigni rzy zasilaczu higrometru regulujemy rzeªyw o C ERMOMER Rysunek 6: Higrometr Alluarda. LUSRO HIGROMERU ZASILACZ HIGROMERU GRZANIE KALORYMER CH ODZENIE ciœnienie nas skralanie ary nasyconej Rysunek 8: Zmodykowany higrometr Alluarda. r du rzez ogniwo Peltiera, co ozwala na ochªadzanie lub ogrzewanie lustra higrometru. r i znajduj ca si w owietrzu ara wodna o nieznanym ci- ±nieniu zostaje w sosób izobaryczny ochªodzona - Rys. 7. Przy ewnej temeraturze (temeraturze unktu rot r t temeratura Rysunek 7: Wykres rzedstawia zale»no± ci±nienia ary nasyconej od temeratury. Para nienasycona w temeraturze okojowej t, maj ca ci±nienie, o izobarycznym schªodzeniu staje si w temeraturze unktu rosy t r ar nasycon. Dalsze ochªadzanie ary (nasyconej) rowadzi do jej skrolenia. Dzieje si tak, bowiem oni»ej temeratury t r maksymalne mo»liwe ci±nienie ary jest mniejsze ni», w zwi zku z czym ci±nienie ary musi si zmniejszy i cz ± fazy gazowej zmienia si w ciecz (ros ). sy t r ) schªodzona ara wodna b d ca w obli»u lustra staje si ar nasycon. Dalsze obni»enie temeratury ary nasyconej owoduje jej skrolenie na owierzchni lustra, co rzejawia si zmatowieniem jego owierzchni rzez osadzaj ce si na nim bardzo drobne kroelki wody (ros ). Nale»y zaobserwowa temeratur, w której lustro zaczyna okrywa si mgieªk - jest to temeratura unktu rosy t r. Znaj c temeratur unktu rosy t r i korzystaj c z abeli 1 lub z wielomianu (7), mo»emy wyznaczy ci±nienie ary nasyconej r w temeraturze unktu rosy. Poniewa» ochªadzanie ary odbywaªo si w sosób izobaryczny, zatem znaleziona r»no± ary nasyconej r jest równa szukanemu ci±nieniu ary nienasyconej znajduj cej si w omieszczeniu w temeraturze okojowej ( r ). Odczytuj c z abeli 1 lub obliczaj c Wykonanie wiczenia 1. Wrzuci do kalorymetru kilka du»ych kawaªków lodu i zala je wod destylowan. Umocowa higrometr w kalorymetrze. 2. Wolno ochªadza higrometr osªuguj c si d¹wigni rzy zasilaczu ogniwa Peltiera. Uwa»nie obserwowa lustro higrometru oraz termometr i zanotowa temeratur t r1 w momencie ojawiania si zmatowienia (rosy) na owierzchni lustra. 3. Ogrza higrometr do temeratury wy»szej o 2-3 stoni owy»ej temeratury t r1 i owtórzy czynno± z unktu 2. Zaisa temeratur ojawiania si rosy t r2. 4. Ponownie ogrza higrometr do temeratury wy»szej o 2-3 stoni owy»ej temeratury t r2 i owtórzy czynno± z unktu 2. Zaisa temeratur ojawiania si rosy t r3. 5. Odczyta temeratur otoczenia z termometru znajduj cego si w najbli»szym s siedztwie higrometru t ( o C)- zaisa j. (Jako temeratur t mo»na wykorzysta temeratur t s znalezion w cz ±ci A do±wiadczenia). Zanotowa bª d maksymalny wskaza«termometru t.

7 Oracowanie wyników, dyskusja bª dów 1. Znaj c temeratur otoczenia t ( o C) obliczy z wielomianu (7) r»no± ary wodnej nasyconej w tej temeraturze. 2. Obliczy ±redni warto± temeratury unktu rosy t r jako ±redni arytmetyczn omiarów t r1, t r2, t r3. 3. Obliczy bª d maksymalny t r jako maksymalne odchylenie od warto±ci ±redniej t r, wyniku najbardziej ró»ni cego si od tej ±redniej. 4. Obliczy wedªug wzoru (7) r»no± ary wodnej nasyconej w temeraturze unktu rosy r. 5. Obliczy wilgotno± wzgl dn jako stosunek r»- no±ci ary wodnej r i i rocentow ze wzoru (5). 6. Dyskusj bª du rzerowadzi metod ochodnej logarytmicznej, uwzgl dniaj c wzór wielomianowy. Wskazówka do dyskusji bª du Przykªad: o wykonaniu serii omiarów otrzymano temeratur owietrza w laboratorium t = 21,7 o C oraz temeratur unktu rosy t r = 6,6 o C ± 0,75 o C. Podstawiaj c te warto±ci do wielomianu otrzymuje si nast uj ce r»no±ci ary wodnej nasyconej w tych temeraturach: - dla temeratury t, = a(21, 7)3 + b(21, 7)2 + c(21, 7) + d = 2, 60 kp a, - dla temeratury t r, r = a(6, 6)3 + b(6, 6)2 + c(6, 6) + d = 0, 98 kp a. Wilgotno± wzgl dna rocentowa W = r 100% = 38% Oszacowanie maksymalnego bª du tego wyniku wymaga obliczenia bª dów i r. Czynimy to wedªug wzoru (9) i odstawiaj c odowiednie warto±ci temeratur i bª dów omiaru temeratury otrzymamy: = d n dt t = [3a(21, 7)2 + 2b(21, 7) + c] 1 deg = 0, 16 kp a, r = d n dt t r = [3a(6, 6)2 + 2b(6, 6) + c] 0, 75 deg = 0, 05 kp a. Stosuj c metod ochodnej logarytmicznej obliczania bª du wzgl dnego wilgotno±ci wzgl dnej otrzymujemy W W = r r + Po odstawieniu do tego wyra»enia warto±ci r i, obliczonych wy»ej otrzymujemy bª d wzgl dny rocentowy = 11%. LIERAURA 1. Adamczewski I., wiczenia laboratoryjne z biozyki i zyki medycznej, PZWL, Warszawa, Blinowski J., rylski J., Fizyka, PWN, Warszawa, Buchowski H., Ufnalski W., Podstawy termodynamiki, WN, Warszawa, Buchowski H., Ufnalski W., Gazy, ciecze, ªyny, WN, Warszawa, Buchowski H., Ufnalski W., Roztwory, WN, Warszawa, Brdika R., Podstawy chemii zycznej, PWN, Warszawa, Danek A., Chemia zyczna cz. II., PWN, Warszawa, Elwell D., Pointon A.J., ermodynamika klasyczna, WN, Warszawa, Erndt A., Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej, Wyd. AR, Kraków, 1993, wyd. trzecie. 10. Pigo«K., Ruziewicz Z., Chemia zyczna cz.i, PWN, Warszawa, Szczeniowski Sz., Fizyka do±wiadczalna, cz.ii., PWN, Warszawa, Wanik B., Wykªady z Fizyki, t. 1, Wyd. AR Kraków,