Конспект урока «ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ» по физике

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ

Ломакина Ольга Владимировна

муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 24»

города Саратова

Класс: 8

Урок интегрированного усвоения нового материала в форме игры

Цель: изучить влажность воздуха и ее значение.

Основное содержание:

• Знакомство с понятиями абсолютная и относительная влажность воздуха.

• Выяснение значения влажности воздуха для человека и окружающей среды.

• Определение влажности воздуха.

Термины и понятия: абсолютная и относительная влажность воздуха, точка росы, гигрометр и психрометр.

Достигаемые образовательные результаты:

Личностные:

• Доброжелательное отношение к окружающим в рамках деятельностного компонента.

• Становление смыслообразуещей функции учебно-познавательного мотива и интереса к учению.

• Готовность к самообразованию и самовоспитанию.

Метапредметные:

• Самостоятельно проводить исследование на основе применения методов наблюдения и эксперимента с целью проверки гипотез.

• Строить рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей.

• Учитывать разные мнения и интересы и обосновывать собственную позицию.

• Воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах.

• Адекватно оценивать результаты своей деятельности.

Предметные:

• Понимать смысл понятий «абсолютная влажность воздуха», «относительная влажность воздуха», «точка росы».

• Определять относительную влажность воздуха с помощью психрометра.

• Приводить примеры влияния влажности воздуха на человека и окружающую среду.

• Использовать полученные знания о влажности воздуха в повседневной жизни.

Методы обучения, используемые на уроке:

• Словесный: рассказ, беседа;

• Наглядно-иллюстративный;

• Частично-поисковый;

• Игровой.

Организация образовательного пространства

Традиционное оборудование:

гигрометр, психрометр, психрометрическая таблица, таблички с названиями консультантов, журналистские блокноты - оценочные листы.

Инновационное оборудование:

мультимедийный проектор, компьютер, интерактивная модель (интерактивный плакат PROClass CD-ROM) «Измерение относительной влажности в помещении», программное обеспечение PRONet.

Межпредметные связи:

• экология

• биология

• география

Формы работы:

Фронтальная, групповая, индивидуальная.

Подготовка ролевой игры сводится к выбору сюжета, распределению ролей между участниками, поиску материала.

Избранные учащиеся выступают в роли ученых-консультантов, приглашенных на заседание комиссии экологической организации Гринпис. Во время проведения урока ребята, подготовившие сообщения, садятся за первые парты, на которые устанавливаются соответствующие таблички с названиями их ролей. Ходом заседания руководит директор Гринпис. Журналисты (не консультанты) могут задавать вопросы специалистам-консультантам, заполняют оценочные листы – журналистские блокноты.

Технология изучения темы

1. Организационный этап.

Самоопределение учащихся к деятельности (1 мин.)

Цель: включить учащихся в учебную деятельность.

Учитель приветствует учащихся, предлагает проверить готовность рабочего места.

Учащиеся приветствуют учителя, проверяют готовность к уроку.

2. Актуализация опорных знаний. (5 минут)

Цель: организовать коммуникативное взаимодействие, мотивировать учащихся к изучению новой темы.

1. Эксперимент. 
   Учитель: Как вам известно, воздух состоит из смеси различных газов и некоторого количества водяных паров.

Каковы источники поступления воды в атмосферу?

(Ответ: с поверхностей морей, океанов, озер и рек, растений, животных и людей происходит непрерывное испарение воды в атмосферу).

Убедимся в этом: возьмите полоску целлофана с парты и положите на ладонь. Наблюдайте за ней. Что вы видите? 
(Ответ: полоска скручивается). 
Почему?

(Ответ: вследствие испарения воды с ладони, нижняя сторона целлофана намокает, потому что он хорошо впитывает влагу, а верхняя остается сухой и полоска скручивается).

Итак, атмосфера Земли всегда содержит водяной пар.

2. Учитель. О каких явлениях природы идет речь в стихах? (Звучит музыка).

«Под голубыми небесами
Великолепными коврами
Блестя на Солнце … (Ответ: снег лежит). 

«Белая берёза за моим окном
Принакрылась снегом, точно серебром». (Ответ: иней)

«Приди на рассвете на склон косогора,-
Над зябкой рекою дышится прохладой…» (Ответ: туман). 

Что объединяет эти явления? (Ответ: вода)

Учитель комментирует ответы учащихся, подводя их к формулированию темы урока.

Учащиеся формулируют тему урока.

3. Организация деятельности по изучению нового материала (30 мин.)

Цель: организовать коммуникативное взаимодействие для проведения ролевой игры.
Учитель. Раскрыть тему, нам помогут следующие вопросы:
1. Что такое влажность воздуха?
2. Как она себя проявляет?
3. На что она влияет? Зачем нам нужны знания о влажности?
4. Какие величины её характеризуют?
5. Как её можно определить?

Интернет-ресурс PRONet (презентация урока с анимацией) http://files.shool-collection.edu.ru/dlrstore/669b797e-e921-11dc-95ff-0800200c9a66/2_6.snf

Важной характеристикой состояния атмосферы является влажность воздуха или степень насыщения воздуха водяными парами.

В отличие от присутствующих в атмосфере газов содержание водяного пара может очень сильно меняться. Оно зависит от температуры воздуха и состояния испаряющей поверхности воды, почвы, льда.

При определении содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности. 

Абсолютная влажность - количество водяного пара в единице объёма воздуха, т.е. плотность водяного пара. Выражается в г/м³ . 

Какой воздух - теплый или холодный - вместит в себя меньшее количество воды и почему? 
(Ответ: холодный воздух плотнее теплого, и, следовательно, вместит в себя меньшее количество воды). 
С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к. дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Оказывается, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах. Таким образом: 

Воздух с относительной влажностью до 55% принято называть сухим, от 56% до 70% - умеренно сухим, от 71% до 85% - умеренно влажным, от 85% и выше – сильно влажным.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы. Появляется туман, выпадает роса.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точка росы также характеризует влажность воздуха. При насыщении воздуха водяными парами вода в нем больше не испаряется.

На что влияет влажность воздуха? Зачем нам нужны знания о ней?

Ответы на эти вопросы мы получим на заседании комиссии Гринпис, где будем присутствовать в качестве журналистов.

Творческое применение и добывание знаний.

Ролевая игра.

Председатель - директор Гринпис. Заседание Гринпис посвящено влиянию влажности воздуха на человека и окружающую среду.

Вопросы повестки дня:

1. Мировая тенденция изменения влажности воздуха.

2. Глобальные экологические проблемы и влажность воздуха.

3. Связь влажности воздуха с жизнедеятельностью растений и животных.

4. Влияние изменений влажности воздуха на человека.

5. Способы определения влажности воздуха.

Влажность является одним из элементов характеристики климата земной поверхности. В последнее время наблюдается тенденция повышения уровня влажности воздуха у поверхности земли на 2,2%. Значительно увеличился этот показатель и над поверхностью Мирового океана. Ученые установили, что повышение уровня влажности, так же как и парниковые газы, является результатом жизнедеятельности людей. В настоящее время ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу поступает около 200 млн. т оксида углерода (I I), 150 млн. т оксида серы (IV), около50 млн. т оксида азота (I I), 250 млн. т пыли, 70 млн. м³ соединений свинца и других металлов.

И если международное сообщество не предпримет никаких действий, то экологическая ситуация на нашей планете будет только ухудшаться. Так, при общем потеплении климата на 1 ^оС влажность будет возрастать на 6%, к 2100 году влажность на планете вырастет на 24%. Это приведет к глобальным изменениям климата.

Защита окружающей среды – дело каждого, и каждый может и должен принять в нем посильное участие. Например, если каждый человек не даст бесполезно светить электрической лампочке хотя бы в течение только 1 часа ежесуточно, то это позволит сэкономить энергию, сжечь меньше топлива на ТЭС, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Консультант-эколог по глобальным экологическим проблемам. Нам, экологам, необходимо знать влажность воздуха, так как влага усиливает действие химических реагентов в атмосфере. Водяной пар, конденсируясь в мельчайшие капельки тумана или в частицы снега, создает помутнение атмосферы, из-за чего происходит задержка солнечного света, вследствие поглощения и рассеивания световых лучей. В крупных промышленных центрах водяные пары в виде тумана и облаков собираются вокруг мельчайших частиц воздушной пыли (дыма) – центров конденсации. Если к тому же слой теплого воздуха располагается над слоем холодного, то промышленные загрязнения с капельками влаги удерживаются вблизи земли, порождая смог.

Сернистый газ, выбрасываемый некоторыми предприятиями, в условиях повышенной влажности, соединяется в воздухе с водой и образует кислоту, которая выпадает в виде кислотных дождей. Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоёмы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Он также уничтожает растительность на суше. Кроме того кислотные дожди оказывают серьезное негативное влияние на здания и сооружения, памятники, металлические конструкции, снижают плодородие почв. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих специалистов, — это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Журналист. Число транспортных средств во всем мире увеличивается. Это сказывается на проблемах атмосферы?

Консультант-эколог по глобальным экологическим проблемам.

Проблема кислотных дождей связана с поступлением в атмосферу большого количества оксидов серы и азота. Источниками этих соединений является не только промышленность и энергетический комплекс, но и транспорт, который в некоторых регионах начинает лидировать по вредным выбросам в атмосферу. Необходим постепенный переход на использование альтернативных источников энергии, двигателей нового поколения, электромобилей.

Консультант по сельскому хозяйству. Нам, работникам сельского хозяйства приходится постоянно сталкиваться с определением влажности воздуха. Для нормального роста и развития растений должны создаваться определенные благоприятные условия. В частности к ним относится и влажность воздуха. Например, для огурцов влажность воздуха должна быть 60 %, при меньшей влажности огурцы становятся горькими, что сигнализирует о неблагоприятных условиях выращивания огурца. У томатов же при такой влажности не могут завязаться плоды, и растение сбрасывает цветки.

Весенние заморозки – настоящее бедствие не только для плодовых и овощных культур, но даже и для полевых. Они губят завязь и повреждают растения, снижая урожайность.

Журналист. Когда чаще всего происходят заморозки и как спасти растения от них?

Консультант по сельскому хозяйству. Заморозки чаще всего происходят в мае. Они могут наступить только в ясную ночь, когда тепловое излучение почвы больше, чем тепловое излучение атмосферы. 
Но если влажность воздуха велика и воздух близок к насыщению парами, то при понижении температуры воздух может стать насыщенным и начнет выпадать роса. При конденсации водяных паров выделяется энергия. Поэтому воздух у поверхности почвы при образовании росы не будет охлаждаться ниже точки росы и вероятность наступления заморозка уменьшится. Чтобы предохранить молодые растения от губительного действия низких температур можно, если синоптики обещают заморозки, поздно вечером обильно полить землю вокруг растений, а перед рассветом устроить им дождевание или создать над растениями дымовое облако. 

Эколог-метеоролог. К изменениям влажности воздуха и её температуры чувствительны не только растения, но и животные.

Блестящий синоптик – лягушка, настоящий «живой» барометр. Чтобы определить погоду, достаточно сделать маленькую деревянную лесенку и опустить её в стеклянную банку с водой. Затем взять лягушку и посадить её в банку.  Если лягушка поднимается по лесенке, ждите плохой погоды, спускается – погода будет переменной, барахтается на поверхности воды – тепло, солнечно, сухо. Предсказания всегда точны. Дело в том, что у лягушки кожа очень легко испаряет влагу. В сухой атмосфере кожа быстро обезвоживается, поэтому лягушка при низкой влажности сидит в воде. При высокой влажности она вылезает на поверхность – обезвоживание теперь ей не грозит. О приближении дождя заблаговременно сигнализируют человеку муравьи, пчёлы, осы, бабочки.

Консультант по физиологии человека. Влажность воздуха оказывает большое влияние на процессы жизнедеятельности организма человека. При повышенной влажности человек острее ощущает низкие температуры. Многие могли убедиться, что сильные морозы при низкой влажности воздуха переносятся легче, чем не столь сильные, но при высокой влажности. Дело в том, что пары воды, так же как и жидкая вода, обладают гораздо большей теплоемкостью, чем воздух. Во влажном воздухе тело отдает в окружающее пространство больше теплоты, чем в сухом. В жаркую погоду высокая влажность опять же вызывает дискомфорт. В этих условиях уменьшается испарение влаги с поверхности тела, а значит, тело хуже охлаждается и, следовательно, перегревается. В очень сухом воздухе тело теряет слишком много влаги и, если не удается ее восполнить, это сказывается на самочувствии человека. Первые признаки избыточного тепла: ощущение духоты и тяжести, ухудшение самочувствия, пониженная работоспособность.

Врач. Как известно, человек по большей части состоит из жидкости. Слишком сухой воздух может высушивать кожу и быстрее обезвоживать организм. В первую очередь страдают слизистые оболочки, контактирующие с открытым воздухом, они покрываются микротрещинами и пересыхают, открывая прямую дорогу в организм вредоносным бактериям и вирусам.

При относительной влажности воздуха менее 10% даже здоровые люди испытывают ощущение сухости в носоглотке, «резь» в глазах, может даже начаться носовое кровотечение. Особенно опасен сухой воздух для больных бронхиальной астмой, у них наблюдается общее ухудшение самочувствия, возможны приступы.

Сухой воздух является одной из главных причин возникновения аллергии. В нем активно распространяются аллергены.

На высокую влажность воздуха особенно сильно реагируют больные гипертонической болезнью, атеросклерозом, люди с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Постоянное пребывание человека в помещениях с высокой влажностью приводит к снижению сопротивляемости организма к инфекционным и простудным заболеваниям, а также к более серьезным последствиям: заболеванию почек, туберкулезу, ревматизму.

Журналист. Пожилые люди, часто жалуются на плохое самочувствие и говорят: "Погода испортилась. Дышать стало трудно»". Однако барометр показывает низкое давление. Объясните данное противоречие.

Врач. При увеличении влажности воздуха атмосферное давление понижается. Количество молекул газа в 1 л не зависит от вида молекул. При увеличении влажности воздуха происходит замещение молекул других газов молекулами воды, но молекула кислорода имеет атомную массу – 32, азота – 28, а молекула воды– 18, поэтому влажный воздух легче сухого. Ухудшение самочувствия связано с понижением количества кислорода во влажном воздухе.

Председатель. Что необходимо предпринять, чтобы избежать негативных последствий влияния влажности воздуха на здоровье человека?

Сотрудник компании «Легион-климат». Существует много методов поддержания влажности в жилых помещениях на оптимальном уровне.

Еще до появления систем принудительной вентиляции в квартирах и различного климатического оборудования мамы и бабушки развешивали мокрые полотенца и ставили ведра с водой под батареями.

На смену «дедовским» методам пришло высокотехнологичное климатическое оборудование.
Если вентиляция в офисе, квартире, доме слишком высушивает воздух, необходимо использовать специальные увлажнители: изотермические или адиабатические.

Если же, наоборот, воздух слишком влажный, например, на кухне, в ванной или бассейне, прибегают к использованию осушителей, работа которых основана на принципах абсорбции, конденсации или ассимиляция.

На сегодняшний день, помимо вышеперечисленной техники для поддержания влажности воздуха на приемлемом уровне, можно использовать и кондиционеры с функциями автоматического контроля увлажнения и осушения воздуха.

Консультант – лаборант №1. Измерить влажность можно при помощи специальных приборов: гигрометров или психрометров. Первый гигрометр создал Орас де Соссюр в 1783 г. Основу данного механизма составляла стальная пружинящая полоса, концы которой стянуты конским волосом. При высокой влажности волос удлинялся, при низкой - сокращался. Колебания передавались на стрелку градуированного циферблата, визуализируя значение влажности воздуха.

Техника не стоит на месте, и сегодня существуют гигрометры, работа которых основана на различных принципах действия: конденсационные, весовые, пленочные, электролитические, керамические.

Консультант – лаборант №2. Для определения влажности воздуха я буду использовать психрометр. Изобрёл психрометр немецкий аэролог Рихард Асман. В психрометре есть два термометра. Один – обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха, колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название влажный термометр. Зная разность показаний сухого и влажного термометров, температуру окружающей среды, с помощью психрометрической таблицы  определяю относительную влажность воздуха.

Показание сухого термометра равно 22 ^оС, а влажного - 17 ^оС.

Ответ: φ = 61%

В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определённая влажность.

Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на оптимальном уровне.

Поэтому психрометр – незаменимый прибор в музеях, архивах, библиотеках и цехах ряда производств.

Председатель. Повестка дня заседания комиссии Гринпис исчерпана.

Резолюция:

1. Повышение среднегодовой температуры на планете вследствие парникового эффекта и повышение влажности воздуха приведет глобальным изменениям климата.

Решение проблемы - уменьшить количество выбросов в атмосферу «парниковых газов», использовать альтернативные источники энергии.

2. Кислотные дожди оказывают серьезное негативное влияние на здания и сооружения, памятники, металлические конструкции, снижают плодородие почвы, вызывают гибель растений и животных.

Решение проблемы – уменьшить количество выбросов в атмосферу продуктов сгорания - оксидов серы и азота, использовать двигатели нового поколения, альтернативные источники энергии.

3. Влажность воздуха оказывает серьезное влияние на здоровье человека, приводит к снижению сопротивляемости организма, к инфекционным и простудным и другим заболеваниям.

Решение проблемы - использовать высокотехнологичное климатическое оборудование для регулирования влажности воздуха в помещениях.

4. Первичное закрепление нового материала (5 мин.)

1. Работа с интерактивной моделью «Измерение относительной влажности в помещении» (интерактивный плакат № 4 – PROClass CD-ROM ).

Учитель. Задание к модели.

Выяснить, в каких пределах температур работает модель определения влажности с помощью психрометра. Почему прибор нельзя использовать при температурах, близких к нулю и ниже? Каков диапазон допустимых температур и влажности?(Ответ: диапазон измерения температуры сухого термометра от 0 °C до +25 °C. Диапазон измерения относительной влажности в зависимости от температур: от 20% до 90% при температуре: от 5 °C до +25 °C). 

2. Пользуясь психрометрической таблицей, определите недостающие величины

t сух, ^оС

t вл, оС	∆t , оС	φ, %
18	15	?	?
20	?	?	44

(Ответ: ∆t = 3^оС φ = 73%; t вл = 13^оС , ∆t = 7^оС)

3. При какой влажности воздуха показания сухого и влажного термометров совпадают?

(Ответ: φ = 100%).

5. Рефлексия (2 мин.)

Учитель. Подведем итоги урока. Что нового вы узнали, поняли?

В воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара. 
Влажность воздуха бывает абсолютная и относительная.
Влажность воздуха влияет на человека и окружающую среду.

Продолжите предложения, которые вы видите на экране:

• Сегодня я узнал…

• Меня поразило то, что…

• Хотелось бы еще узнать…

• Что понравилось более всего на уроке?

Поблагодарим одноклассников, которые помогли получить результат урока.

6. Домашнее задание

§19 учебника. Сконструируйте прибор для измерения влажности воздуха и определите влажность воздуха в своей квартире.

Литература и ЭОР.

1. Басова.О.А. Фрагменты занятия на тему «Влажность воздуха» / О.А.Басова // – Физика вшколе- №7 -2005- С.23-28

2. Долгова Т.И. Влажность воздуха. Я иду на урок./ Т.И.Долгова //- Первое сентября.Физика-2005 – №8- С.41-43

3. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

4. Фадеева Г.А., Попова В.А. Физика и экология. 7-11 классы. Материалы для проведения урочной и внеурочной работы по экологическому воспитанию - Волгоград: Учитель, 2005. – 74 с.

5. http://fcior.edu.ru

6. http://festival.1september.ru

7. http://www.school.edu.ru

8. http://fizika.ru