Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. состоит из испарения, конденсации и осадков. моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным. три четверти поверхности земного шара покрыты водой. водную оболочку земли называют гидросферой. большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньшую — пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар. на земле вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. без воды невозможно существование живых организмов. в любом организме вода является средой, в которой происходят реакции, без которых не могут жить живые организмы. вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов.
Про давление вообще ничего не сказано. Так что считаем, что оно постоянно и равно атмосферному, поскольку иначе вообще ничего решить невозможно.
Данная задача предполагается к решению до введения уравнения идеального газа Менделеева-Клапейрона? Или уже с его учётом?
Молярная теплоёмкость Сv (фактически удельная к массе) – от температуры практически не зависит, а значит, при нагревании и уменьшении плотности воздуха – будет меняться удельная к объёму теплоёмкость воздуха. Если этим пренебречь, это даст ошибку около 1/25. С другой стороны, теплоёмкость воздуха зависит и от его паро-содержания, плотность которого составляет 1–2% от общей плотности воздуха. Что так же потенциально может дать ошибку в 1/50 от точного расчёта.
Итак, если мы пренебрегаем изменением удельной к объёму теплоёмкости воздуха, то тогда задача НА ПАЛЬЦАХ решается так:
Средневзвешенно конечную температуру можно определить так:
[5/8] * 15 + [3/8] * 28 ≈ 159/8 ≈ 19.875°С ;
Плотность 100%-насыщенного пара при 15°С составляет 12.8 г/м³ .
Плотность 100%-насыщенного пара при 28°С составляет 27.2 г/м³ .
Плотность 100%-насыщенного пара при 19.9°С составляет 17.2 г/м³ .
Масса пара в первой порции составляет: 5м³ * 0.22 * 12.8 г/м³ ≈ 14.08 г.
Масса пара во второй порции составляет: 3м³ * 0.46 * 27.2 г/м³ ≈ 37.54 г.
Общая масса пара в воздухе составляет: 14.08 г + 37.54 г ≈ 51.62 г .
Плотность в общей массе воздуха составляет: 51.62г / 8м³ ≈ 6.45 г/м³ .
Относительная влажность в общей массе воздуха составляет: 6.45 г/м³ : 17.2 г/м³ ≈ 37.5 %
"Мякишев" – это, случайно не тот странный «учебник обо всём / галопом по европам» в котором после каждого параграфа зачем-то приводятся цитаты из Высоцкого, а в самом учебнике масса неточностей и ошибок?
СТРОГО АНАЛИТИЧЕСКИ:
Конечную температуру найдём из уравнения теплового баланса, пренебрегая колебаниями плотности воздуха при разных температурах:
сM5(t–t5) + сM8(t–t8) = 0 где с – теплоёмкость воздуха, M5 и M8 – массы порций воздуха при температурах t5 ≈ 15°С и t8 ≈ 28°С, а t – конечная температура смеси.
Без учёта зависимости плотности воздуха от влажности и температуры, получаем, что:
V5(t–t5) + V8(t–t8) = 0 ;
V5 t – V5 t5 + V8 t – V8 t8 = 0 ;
V5 t + V8 t = V5 t5 + V8 t8 ;
V t = V5 t5 + ( V – V5 ) t8 ;
t = t8 – [V5/V] (t8–t5) ;
Абсолютная влажность насыщенного пара в форме плотности при t5 ≈ 15°С равна ρo5 ≈ 12.8 г/м³ ,
а абсолютная влажность насыщенного пара в форме плотности при t8 ≈ 28°С равна ρo8 ≈ 27.2 г/м³ .
Плотности пара при соответствующих температурах:
ρ5 = ρo5 η5 где η5 ≈ 0.22 – относительная влажность воздуха при t5 ≈ 15°С ;
ρ8 = ρo8 η8 где η8 ≈ 0.46 – относительная влажность воздуха при t8 ≈ 28°С ;
Массы пара при соответствующих температурах:
m5 = V5 ρ5 = V5 ρo5 η5 ;
m8 = V8 ρ5 = (V–V5)ρo8 η8 ;
Общая масса пара в конечной смеси равна:
m = m5 + m8 = V5 ρo5 η5 + (V–V5)ρo8 η8 ;
Плотность пара в конечной смеси равна:
ρ = m/V = ρo8 η8 – [V5/V] ( ρo8 η8 – ρo5 η5 ) ;
Относительная влажность конечной смеси равна:
η = ρ/ρo = [ ρo8 η8 – [V5/V] ( ρo8 η8 – ρo5 η5 ) ] / ρo , где: ρo – абсолютная влажность насыщенного пара в форме плотности при t ;
