Какой объем воды осадится из облака объемом 2,5 • 10^6 м3 при понижении температуры с 20 до 12 °С, при условии

Для решения этой задачи нам необходимо знать физические законы, связанные с конденсацией воды в воздухе при изменении температуры.

Относительная влажность (ОВ) воздуха показывает, насколько воздух насыщен водяными паром. Если ОВ = 100%, то воздух насыщен полностью и не может вместить больше водяного пара.

Для расчета количества воды, осадившейся из облака, в этой задаче нам нужная формула:

\[
m = V \times (\kappa_i - \kappa_f)
\]

где
\(m\) - масса воды, осадившейся из облака,
\(V\) - объем облака,
\(\kappa_i\) - насыщенность воздуха при начальной температуре,
\(\kappa_f\) - насыщенность воздуха при конечной температуре.

Для вычисления насыщенности воздуха (\(\kappa\)) при заданной температуре (\(T\)) и относительной влажности (\(ОВ\)) мы можем использовать формулу Клаузиуса-Клапейрона:

\[
\kappa = \frac{{e_s}}{{e}}
\]

где
\(e_s\) - насыщенное давление водяного пара при данной температуре (\(T\)),
\(e\) - давление водяного пара воздуха при данной относительной влажности (\(ОВ\)) и температуре (\(T\)).

Облако имеет постоянный объем, поэтому можно предположить, что масса облака сохраняется при изменении температуры. Следовательно, \(\kappa_i \times V = \kappa_f \times V\), и объем облака (\(V\)) будет сокращен в формуле расчета объема осадка.

Теперь рассмотрим каждый шаг по порядку.

1. Вычисление давления водяного пара (\(e\)) при начальной температуре (20 °C) и относительной влажности (\(ОВ\)):

Используя таблицы, можно найти насыщенное давление водяного пара (\(e_s\)) при 20 °C (таблицы можно найти в учебниках физики или метеорологии). Проверив таблицы, установим, что насыщенное давление водяного пара при 20 °C составляет около 23,8 миллибар.

Таким образом, давление водяного пара (\(e\)) при начальной температуре (20 °C) и относительной влажности (ОВ) можно вычислить, умножив (\(ОВ\)) на насыщенное давление водяного пара (\(e_s\)):

\[
e = ОВ \times e_s
\]

2. Вычисление давления водяного пара (\(e\)) при конечной температуре (12 °C) и относительной влажности (\(ОВ\)):

Аналогично, используем таблицы, чтобы найти насыщенное давление водяного пара (\(e_s\)) при 12 °C. Проверив таблицы, установим, что насыщенное давление водяного пара при 12 °C составляет около 15,6 миллибар.

Таким образом, давление водяного пара (\(e\)) при конечной температуре (12 °C) и относительной влажности (\(ОВ\)) можно вычислить так же, как и в предыдущем шаге:

\[
e = ОВ \times e_s
\]

3. Вычисление массы осадка (\(m\)):

Теперь, когда у нас есть значения давления водяного пара (\(e\)) при начальной и конечной температурах, мы можем вычислить массу осадка (\(m\)) с помощью формулы:

\[
m = V \times ( \frac{{e_s}}{{e_i}} - \frac{{e_s}}{{e_f}} )
\]

где (\(e_i\) и \(e_f\)) - давление водяного пара при начальной и конечной температурах соответственно, а (\(\frac{{e_s}}{{e_i}}\) и \(\frac{{e_s}}{{e_f}}\)) - факторы насыщенности воздуха при начальной и конечной температуре соответственно.

Данные шаги помогут вам решить задачу и найти объем воды, оседающей из облака заданного объема. Не забудьте подставить значения (\(ОВ\), V, T) и воспользоваться данными формулами для выполнения расчетов. Желаю успеха в решении задачи!