Физика 10 класс. Влажность воздуха

Дано:
V = 1 см³ = 1*10⁻⁶ м³
t = + 20° C
φ = 60%
_____________
N - ?

Из таблицы плотностей насыщенного водяного пара находим:
ρo = 17,3 г/м³
Имеем:
φ = ρ*100% / ρo
ρ = φ*ρo / 100% = 60%*17,3 / 100% = 10,38 г/м³

Итак, в кубометре воздуха содержится 10,38 грамм воды.
Молярная масса воды:
M = 18 r / моль
Количество вещества:
v = m / M = 10,38 / 18 = 0,58 моль

Количество молекул в кубометре влажного воздуха
N = v*Na = 0,58*6,02*10²³ ≈ 3,5*10²³ молекул

Для решения данной задачи нужно использовать понятие парциального давления водяного пара в смеси газов. По формуле Клапейрона-Менделеева парциальное давление водяного пара можно выразить как:

P(H2O) = P0(H2O) * phi(H2O)

где P0(H2O) - насыщенное парциальное давление водяного пара при заданной температуре (в данном случае при +20 градусах оно равно 2339 Па), phi(H2O) - коэффициент относительной влажности (60% в данном случае, т.е. 0,6).

Тогда парциальное давление водяного пара будет:

P(H2O) = 2339 * 0,6 = 1403,4 Па

Далее, применяя уравнение состояния идеального газа, можно найти количество молекул воды в 1 кубическом сантиметре воздуха:

n(H2O) = P(H2O) * V / (R * T)

где V - объем газовой смеси (равный 1 кубическому сантиметру), R - универсальная газовая постоянная, T - температура газовой смеси в кельвинах (в данном случае +273,15 + 20 = 293,15 К).

Подставляя известные значения, получаем:

n(H2O) = 1403,4 * 10^-2 / (8,31 * 293,15) = 0,00526 молекул воды

Ответ: в 1 кубическом сантиметре воздуха при +20 градусах и относительной влажности 60% содержится около 0,00526 молекул воды.