Откуда роса и почему запотевает окно

Условие

Летним вечером воздух при 20 градусах Цельсия содержит примерно 8,5 грамма водяного пара в кубическом метре. Насыщенный пар при этой температуре весил бы около 17 граммов на кубический метр. К утру воздух и трава остывают до 10 градусов, а насыщенный пар при 10 градусах — это примерно 9 граммов на кубический метр. Найди относительную влажность вечером и объясни, почему к утру выпадает роса.

Что известно и что ищем

• Известны масса пара в кубометре вечером и предел для 20 градусов, а также предел для 10 градусов.
• Ищем относительную влажность вечером и причину появления росы к утру.
• Дополнительно нужно назвать температуру, при которой начнётся конденсация.

Ход решения

• Шаг 1. Вспоминаем, что относительная влажность показывает, насколько воздух близок к своему пределу: это отношение фактического количества пара к тому, которое воздух может удержать при данной температуре.
• Шаг 2. Считаем влажность вечером: 8,5 грамма делим на 17 граммов и получаем 0,5, то есть 50 процентов. Воздух далёк от предела, конденсации нет.
• Шаг 3. Смотрим, что меняется к утру. Пар никуда не делся, его по-прежнему около 8,5 грамма в кубометре, но предел при 10 градусах уже около 9 граммов. Запас почти исчерпан: влажность подходит к единице.
• Шаг 4. Отсюда роса. Как только количество пара превышает предел для данной температуры, «лишний» пар конденсируется на поверхностях — траве, листьях, стекле машины. Температуру, при которой это начинается, называют точкой росы; в нашем случае она около 10 градусов.
• Шаг 5. Переносим вывод на окно. Стекло зимой холодное снаружи и тёплое внутри: воздух у стекла остывает ниже точки росы, и пар из комнаты конденсируется прямо на стекле. Тёплый воздух удерживает больше пара, чем холодный, — в этом вся причина.

Проверь себя

• Ответ: относительная влажность вечером около 50 процентов; к утру воздух охлаждается ниже точки росы, поэтому лишний пар выпадает росой.
• Проверка вывода: при 30 градусах воздух удержал бы ещё больше пара, и та же роса не выпала бы. Значит, причина конденсации — именно остывание, а не приток нового пара.
• Ловушка: думать, что роса «приходит» с неба или из воздуха добавился пар. Пар остаётся тем же; меняется предел, который зависит от температуры.

Как объяснить ребёнку

«Тёплый воздух — как большая чашка: в ней помещается много пара. Холодный — как маленькая. Ночью воздух остывает, чашка уменьшается, и лишний пар уже не помещается — он оседает капельками на траве. То же самое на окне: стекло холодное, воздух рядом с ним тоже остыл, и пар из комнаты выпал каплями».

Тема для отчёта родителю

«Влажность воздуха и точка росы: конденсация в быту».

Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.