Методическая разработка урока по физике на тему «Влажность воздуха для окружающей среды и в жизни человека»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Саратовский национальный исследовательский

государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Геологический колледж

Методическая разработка урока по физике

на тему : "Влажность воздуха для окружающей среды и в жизни человека".

Выполнил преподаватель физики:

Селюнина Светлана Валерьевна

Цели урока:

Образовательные цели

Познакомить учащихся с понятием влажности воздуха и ее видами, с приборами для измерения влажности воздуха, с значением влажности воздуха для окружающей среды и для человека. Научиться определять влажность воздуха с помощью психрометрической таблицы.

Развивающие цели

Развитие умения находить влажность воздуха и видеть физические явления в окружающем мире; формирование и развитие способности анализировать, устанавливать связь между элементами содержания ранее изученного материала на уроках физики, развитие творческого мышления.

Воспитательные цели 

На материале урока показать важность понятия влажности воздуха в жизнедеятельности человека. Создание позитивного отношения учащихся к изучаемому материалу; вызвать желание связать знания и умения, полученные на уроке физики в решение качественных и расчетных задач; вырабатывать наблюдательность; способствовать развитию самостоятельности.

Тип урока: комбинированный.

Методы и формы обучения.

Показательно – иллюстративные с применением мультимедийных технологий:

учебная игра "Самый умный";

рассказ-беседа;

решение качественных и расчетных задач.

Оборудование и технические средства обучения:

1. мультимедийный проектор;

2. ноутбук;

3. экран;

4. презентация к уроку “Влажность воздуха”.

5. раздаточный материал:

психрометрическая таблица;

таблица "Зависимость давления и плотности насыщенного водяного пара от температуры ";

таблица "Зависимость точки росы от температуры и от относительной влажности воздуха".

Ход урока:

1. Организационный момент.

Контроль посещения урока. Информация об особенностях урока.

2. Актуализация знаний.

Проводится небольшая игра, которая называется "Самый умный". Она поможет повторить , проверить и закрепить знания и умения по предыдущему материалу. Эта игра состоит из 13 вопросов, за каждый правильный ответ учащийся получает 1 балл. В конце игры считается количество баллов, кто же оказался из учащихся наиболее подготовленным, внимательным и "Самым умным".

1. Вопрос :

Вещество, про которое китайский философ древности Лао - Цзы написал:

"Самое мягкое и самое слабое вещество в мире, но в преодолении твердого и крепкого оно непобедимо и ему нет равного в мире"

Ответ: вода.

Далее учащийся читает басню "Вода и пар" В.С.Чикина

Вода и пар.

Дружили пар с водой – 
Водой не разольёшь,
Иначе говоря, без пара
Житьё воде – сплошная кара.
Ещё бы, чем они не пара?
Но вот, узнав об этой страсти,
Измор – огонь решил на части
Единство разделить без промедленья.
Огнём затравлена вода до испаренья.
Седеет пар,
Нигде воды ни-ни…
Один как перст, кого тут ни вини.
Вдруг жар ослаб,
А сверху кап да кап,
Желанная вода по каплям льётся
И над огнём она смеётся.
Здесь мораль найдётся:
Не забывай про мать – природу
Имея цель разъединить пар и воду.

2. Вопрос: Что же такое пар?

Ответ: Пар — газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой фазой того же вещества.

3. Вопрос: Какие виды пара существует?

Ответ: Различают насыщенный и ненасыщенный пар.

Ненасыщенный пар — пар, не достигший термодинамического равновесия со своей жидкостью.

Насыщенный пар - пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

4. Вопрос: Как называется максимальная температура, при которой пар превращается в жидкость?

Ответ: критическая температура.

5. Вопрос:

Что такое испарение?

Ответ: Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий на поверхности веществ.

6. Вопрос:

Найти ошибку в тексте.

При испарении поверхность жидкости покидают молекулы с наименьшей кинетической энергией.

Ответ: наибольшей кинетической энергией.

7. Вопрос: Что такое конденсация?

Ответ: Конденсация - процесс перехода из газообразного состояния в жидкое состояние.

8. Вопрос: Что такое кипение?

Ответ: Кипение - процесс парообразования по всему объему жидкости.

9. Вопрос: Отчего зависит температура кипения воды в гейзерах? (просмотр видеоролика "гейзер")

Ответ: температура кипения воды зависит от давления.

10. Вопрос:

Отрывок из произведения Л.Н.Толстой. Лёд, пар и вода.

«Паром греют вот как: напустят пару в холодный дом. Пар станет охолаживаться, каплями потечет к низу и станет водой. Воду эту выносят и в доме становится теплее».

Какое природное явление согревает холодный дом?

Ответ: При переходе пара в воду происходит конденсация. Внутренняя энергия воды увеличивается, выделяется энергия, которая обогревает холодный дом.

11. Вопрос:

Почему образуются белые клубы при выдохе на морозе?

Ответ: Водяной пар, содержащийся в выдыхаемом воздухе, зимой охлаждается , становится насыщенным и частично конденсируется в воду в виде тумана.

Подведение итогов игры

Тема урока на доске не записана, далее предлагается учащимся самим определить её. Предлагаются учащимся ответить на следующие вопросы. Все эти вопросы связанные с природными явлениями:

1. Вопрос .

Рано утром молоко

Побежало далеко,

Разметалось по полям,

По болотам и лугам.

Какому природному объекту и явлению посвящены эти строки? 

Ответ: облака.

2. Вопрос:

Герасимов Александр Михайлович оставил заметный след в русском искусстве. Он создал много замечательных произведений, так и вот эту картину представленную:

На протяжении всей его творческой жизни особый интерес у художника вызывала природа во время этого явления или после него. Он делал очень много набросков, пока не создал одну из лучших своих картин . Как называется эта картина?

Ответ: Картина называется "После дождя. Мокрая терраса".

3. Вопрос:

На рассвете, в сумерках ледовых,
Хор берёз был выше и туманней.
И стояла роща, как Людовик, -
В сизых буклях изморози ранней.

Ответ: иней

4. Вопрос:

Строки из стихотворения Константина Бальмонта «Безглагольность»

"Приди на рассвете на склон косогора, -

над зябкой рекою дымится прохлада....."

О чем идет речь?

Ответ: туман.

5. Вопрос:

Она вся сияла,
Сверкала, искрилась
И огоньками цветными
Светилась.
И я удивился,
Задумался сразу:
А вдруг из нее
Происходят алмазы?

Ответ: роса.

6. Вопрос:

Какое явление природы описал Ф. И.Тютчев в своем стихотворение

На влажной неба синеве
Воздушная воздвиглась арка
В своем минутном торжестве!
Один конец в леса вонзила,
Другим – за облака ушла –
Она полнеба обхватила
И в высоте изнемогла.

Ответ: радуга .

7. Вопрос:

У китайского поэта Цюй Цюбо есть такие строки:

О необъятная страна,

необозримая страна.

И для тебя нашлась одежда,

Никем не сшитая она,

Как бы безбрежный дивный сон

Вдруг успокоенной земли –

Вокруг на десять тысяч ли

Невиданная белизна.

Что это за одежда?

Ответ: снег

Вопрос к учащимся : Что объединяет эти явления?

Учащиеся высказывают свои предположения.

Ответ: все эти явления объединяет вода, содержащаяся в атмосфере.

Учитель:

- Итак, тема сегодняшнего урока: "Влажность воздуха в нашей жизни".

3. Изучение новой темы.

Содержание темы:

понятие влажности воздуха;

виды влажности воздуха;

величины, характеризующие влажность воздуха;

виды приборов для определения влажности воздуха;

субъективное ощущение влажности воздуха;

как можно регулировать влажность воздуха;

значение влажности воздуха.

Влажность воздуха - это содержание водяного пара в атмосфере.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела.

Рассмотрим одну из характеристик влажности воздуха:

Парциальное давление водяного пара  -  это давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

Обозначается:  [p] – Паскалях (Па).

Виды влажности воздуха:

Абсолютная влажность воздуха – содержание водяного пара в одном кубическом метре воздуха при данных условиях.

   ρ – абсолютная влажность

  [ρ] -

Вопрос к учащимся : А какая еще физическая величина так обозначается и имеет такую же единицу измерения?

Ответ: плотность.

Абсолютная влажность и парциальное давление водяного пара связаны уравнением Менделеева - Клапейрона.

Вопрос к учащимся : как записывается уравнение Менделеева - Клапейрона?

Ответ: или

Относительная влажность – отношение парциального давления к давлению насыщенного пара при той же температуре.

Обозначается: [] - %.

,

- давление водяного пара, - давление насыщенного пара при той же температуре.

Давление и плотность насыщенного пара при разных температурах можно найти в таблице. Это табличная величина.

Точка росы - это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.

Этот параметр зависит от давления воздуха. Точка росы характеризует влагосодержание воздуха. По ней, например, можно судить о вероятности образования тумана. Определяется точка росы с помощью специальной таблицы.

Приборы для определения влажности воздуха это:

гигрометры (волосяной и конденсационный)

психрометр

Волосяной гигрометр состоит из:

1 обезжиренного волоса,  

2 регулировочного винта,

3 дужки,

4 рычажка, 

5 стрелки,

6 шкалы.

Принцип действия волосяного гигрометра основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса. Волос изменяет свою длину с изменением влажности воздуха, при повышении относительной влажности, волос удлиняется.

Конденсационный гигрометр состоит из:

1. металлической коробочки,

2. передней стенки,

3. отполированного кольца,

4. теплоизолирующей прокладки,

5. резиновой груши,

6. термометра.

Такой гигрометр определяет влажность воздуха по температуре металлической коробочки в тот момент, когда на ней появляются капли воды, а в холодное время года кристаллы льда, которые конденсируются из воздуха.

Психрометр 

Название прибора произошло от греч. слова «психрос», что означает «холодный». Он состоит из двух термометров: один сухой термометр, другой увлажняющий (влажный) обмотан тканью и опущен в воду (поскольку вода испаряется, то термометр охлаждается).

По разности температур двух термометров сухого и влажного и с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность воздуха.

Психрометром пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Субъективное ощущение влажности воздуха человеком

Если относительная влажность воздуха меньше 40% , то возникает сухость. Сухость приводит к старению кожи, зимой при 10 - 20% скапливается большой статический заряд.

Идеальная влажность в жилом помещении, когда человек чувствует нормально и комфортно составляет 40-60%.

Если выше 60%, такая влажность воздуха усиливает чувствительность организма к перепадам температур, повышает риск возникновения легочных заболеваний и ухудшает обменные процессы.

Если влажность больше 80 процентов, то становится трудно дышать, а в помещениях образуется плесень и грибок.

Как достичь оптимальной влажности?

Активно поглощает водяные пары гранулы силикагеля.

Силикагель - это высушенный гель кремниевой кислоты.

 В качестве влагопоглотителя для предохранения от коррозии и от влаги при длительном хранении различных веществ,

например:

- оптических приборов; 
- кожи, различных кожаных изделий (сумки, обувь и т.д.)

- в основаниях стеклопакетов закладывается силикагель для предохранения запотевания окон.

Увлажнители.

 Раньше для того, чтобы увлажнить воздух, хозяйки использовали поддоны с водой на радиаторы центрального отопления или развешивали сушить в комнатах мокрое бельё. Сейчас выпускаются специальные приборы – увлажнители воздуха, позволяющих поддерживать необходимый уровень влажности воздуха в помещении.

Осушители воздуха – это эффективный прибор для поддержания нормальной влажности в сырых помещениях.

Кроссворд на тему: "Значение влажности воздуха"

1. Эрнст Теодор Амадей Гофман – известный немецкий писатель, покоривший русского читателя XIX века своими романтическими сказками и таинственными новеллами, сказал так , это искусство пользоваться физическими и химическими науками для сохранения здоровья. О чем идет речь?

Ответ. медицина

2. Девочка с рождения умна,
Очень образована она.
В ней сегодня - вся премудрость века!
Ответ: библиотека

3. Совокупность машин, механических устройств, орудий.

Ответ: техника

4. Дышат, а ходить не могут.

Ответ: растения

5. Изделия образованные в процессе переплетения нитей на ручном или механических станках

Ответ: ткань

6. В цветастые одёжки
Завёрнуты Хаврошки.
А внутри - вкуснота.
Не проносишь мимо рта.

Ответ: конфеты

7.(по горизонтали)

Наука о погоде .

Ответ: метеорология

7. (по вертикали)

Место, где хранятся старые вещи.

Ответ: музеи

Значение влажности в медицине:

В операционных, послеоперационных палатах, реанимационных залах и палатах интенсивной терапии относительную влажность воздуха следует поддерживать в диапазоне от 55 до 60%.

Во всем мире около 6% детей рождаются раньше положенного срока, организм недоношенного ребенка не совсем адаптирован к внешней среде.

Он не может дышать самостоятельно, поэтому необходимо создать микроклимат, максимально соответствующий тому в котором ребенок находился до рождения. Для этого в реанимации есть инкубатор - кювез, обеспечивающий новорожденного необходимой температурой и влажностью воздуха. Температура — 33–38ºC, влажность — 85–90% в первые 3 - 4 дня, в последующем снижают до 50 - 60%.

Значение влажности для растений.

Из курса биологии вы знаете о разнообразных приспособлениях растений в засушливых местностях. Растения приспособлены и к высокой влажности воздуха. Так, родина Монстеры, Бегонии, Фикуса – влажный экваториальный лес. У них высокие требования к влажности воздуха. Поэтому их следует очень часто поливать и опрыскивать. Недостаток и избыток влаги плохо влияет на нормальное развитие растений. Учитывая потребности каждой культуры к воде и регулируя влажность почвы, можно вырастить на своем участке богатый урожай.

Значение влажности в метеорологии.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты.

Значение влажности в ткацком производстве.

Для нормального течения процесса необходима определённая влажность.

Пример:

При производстве шерсти относительная влажность должна быть

50-60%;

При производстве хлопка относительная влажность должна быть

55 - 60%

Значение влажности в кондитерском производстве.

В кондитерском производстве относительная влажность относится к числу важнейших факторов. Необходимо представлять, сколько составляет относитель­ная влажность в помещениях, где осуществляется:

упаковка

хранение продукции

В горячих цехах и особенно в охлаждающих шкафах для шоколада, необходимо регулировать влажность воздуха .Поскольку в случае, если шоколад, поступающий из шка­фа, будет охлажден слишком сильно, то его температура окажется ниже темпера­туры точки росы для воздуха в помещении, где шоколад упаковывается. В ре­зультате на шоколаде будет осаждаться влага, а позднее возникнет "сахарное поседение".

Значение влажности в библиотеках и музеях.

Хранение произведений искусств и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне.

Зимой 45 - 55% 19 - 23

Летом 50 - 60% 18 - 22

4. Закрепление изученного материала.

Решение качественных и расчетных задач.

Издавна человек пытался узнать какая погода будет завтра, поэтому появилось множество народных примет для погоды.

Давайте попробуем объяснить некоторые из них с точки зрения физики.

например:

Соль мокнет - к дождю. Почему?

Ответ: перед дождем влажность воздуха очень высокая, а соль активно впитывает влагу

21

Дрова в печи трещат и мечут искры к ненастью. Почему?

Ответ: если влажность воздуха высокая то дрова впитывают влагу и разбухают. При горении таких дров вода, содержащаяся в них кипит и пар разрывает волокна древесины.

1. Что происходит перед дождем с крыльями насекомых, и как они летают?

Ответ: тяжелеют от влажного воздуха поэтому они летают низко.

2. Однажды И.Ньютон вышел из дома и повстречался со стадом овец. Внимательно посмотрев на овец Ньютон вернулся домой. Какой предмет забыл взять Ньютон?

Ответ: зонтик, т.к. шерсть овец как и человеческий волос удлиняется

при повышенной влажности.

3. Почему в сауне человек может выдержать температуру воздуха до , а в русской бане вдвое меньше?

Ответ: в сауне очень сухой воздух. Интенсивность испарения влаги с поверхности кожи охлаждает ее. В русской бане пар влажный и испарение слабее.

4. Влажность воздуха равна 85%, а показания сухого термометра 26°С. Какую температуру показывает влажной термометр?

Ответ: температура влажного = 24°С

5. Заполнить таблицу с помощью психрометрической таблицы

6. Давление водяного пара при температуре 15о С равно 0,513 кПа. Давление насыщенного водяного пара при этой температуре – 1,71 кПа. Чему равна относительная влажность воздуха ?

5. Домашнее задание

Задание

Подобрать и объяснить с точки зрения физики, приметы, связанные с влажностью воздуха.

(8 - 10 примет.)

Подведение итогов , выставление оценок.

Литература

Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика – 10. М., Просвещение, 2010 г.

2. Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов Физика для средних специальных учебных заведений.- М.:ООО ТИД «Альянс», 2005. – 512 с.

3. Енохович А. С. Е 63. Справочник по физике и технике: Учеб. пособие для учащихся. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: просвещение. , 1989. – 224 с.

Интернет – ресурсы

1. http://ru.wikipedia.org

2. http://www.physbook.ru