В небольшом 1 (иногда имеющем вид шарика) находится ртуть. К припаяна длинная узкая трубочка 2, куда поступает ртуть, расширяющаяся при повышении температуры. Трубочка прикреплена к шкале 3, на которой нанесены деления, позволяющие регистрировать температуру в градусах и их десятых долях. Так, на рисунке а) показана температура 36,6 °С, что соответствует нормальной температуре человеческого организма. В жидкостных термометрах, предназначенных для измерений в других диапазонах температур, цена деления шкалы может быть иной. Например, на рис. б) изображен спиртовой термометр, предназначенный для измерения температуры воды, с ценой делений 2°С. Прежде чем использовать термометр для каких-либо измерений, следует соблюсти следующие правила: определить, в каких диапазонах температур можно производить измерения с данного термометра; определить цену деления шкалы термометра и определить, с какой точностью можно измерить температуру с данного термометра. Эти правила обеспечат сохранность термометра и правильность полученных измерений. Заметим, что у медицинского термометра есть одна особенность, которой нет у других термометров. Смотреть на шкалу, не вынимая термометр из-под мышки больного, очень неудобно. Поэтому термометр вынимают, а потом уже смотрят на шкалу. А чтобы столбик ртути не опустился за это время, канал около со ртутью сужен (участок 4 на рис. а) . При охлаждении столбик ртути в этом месте разрывается и ртуть самопроизвольно вниз не опускается. Чтобы ртуть через сужение в , термометр встряхивают, и тем самым он приводится в рабочее состояние. Так как верхний предел шкалы медицинского термометра равен 42 °С, то с его нельзя измерять более высокие температуры, например температуру горячей воды. При температуре выше 42 °С ртуть, расширяясь, разорвет капилляр и термометр выйдет из строя ТЕРМОМЕТР БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ. Принцип действия биметаллического термометра основан на зависимости между разностью коэффициентов расширения образующих биметалл материалов и значением температуры внешней среды. Другими словами, этот термометр представляет собой устройство для контроля температуры. Биметаллический термометр нашел широкое применение в приборостроении, нефтехимической и пищевой промышленности. Этот прибор состоит из двух тонких лент металла, расширяющихся в разные стороны при нагревании термометра. Как видно, устройство биметаллического термометра отличается конструктивной простотой. При падении или повышении температуры спираль ленты, состоящей из двух металлов, раскручивается или скручивается. Это объясняется тем, что ленты начинают сжиматься или расширяться, в зависимости от изменения температуры. Термометр биметаллический бывает двух видов: промышленный и бытовой. Бытовой термометр имеет некоторые ограничения по измерению температурного режима окружающей среды. Этот прибор имеет специальный указатель, который прикреплен к свободному концу биметаллической спирали. По нему и делаются выводы об изменения температуры.
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 ;
