Что называется влажностью

1. Что называют относительной влажностью воздуха?

Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха p к плотности p0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

2. Что называется точкой росы?

Точка росы — это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.

3. Какие приборы используют для определения влажности воздуха?

Для определения влажности воздуха используют гигрометры и психрометры.

4. Как определить точку росы с помощью конденсационного гигрометра?

Будем продувать через прибор, наполненный эфиром воздух, чем вызовем интенсивное испарение эфира. При этом температура будет понижаться. По термометру определим температуру, при которой выпадет роса. Это и будет точка росы.

5. Как, используя психрометр, можно узнать относительную влажность воздуха?

Определим температуру воздуха по сухому термометру. После определим температуру влажного термометра и вычислим разность этих температур. Зная эти величины, мы можем по психрометрической таблице узнать относительную влажность.

Относительная влажность

Эквивалентное определение — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в процентах и определяется по формуле:

R H = p ( H 2 O ) p ( H 2 O ) ∗ × 100 % {\displaystyle RH={p_{(H_{2}O)} \over p_{(H_{2}O)}^{*}}\times 100\%}

где: R H {\displaystyle RH_{\,_{\,}}} — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха); p ( H 2 O ) {\displaystyle {p_{(H_{2}O)}}} — парциальное давление паров воды в смеси; p ( H 2 O ) ∗ {\displaystyle {p_{(H_{2}O)}^{*}}} — равновесное давление насыщенного пара.

Давление насыщенных паров воды сильно растёт при увеличении температуры. Поэтому при изобарическом (то есть при постоянном давлении) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент (точка росы), когда пар насыщается. При этом «лишний» пар конденсируется в виде тумана, росы или кристалликов льда. Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют огромную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и образование атмосферных фронтов в значительной части определяются процессами насыщения и конденсации, теплота, выделяющаяся при конденсации атмосферного водяного пара обеспечивает энергетический механизм возникновения и развития тропических циклонов (ураганов).

Относительная влажность — единственный гигрометрический показатель воздуха, допускающий прямое приборное измерение.

Оценка относительной влажности

Относительная влажность водно-воздушной смеси может быть оценена, если известны её температура (T) и температура точки росы (Td), по следующей формуле:

R H = P s ( T d ) P s ( T ) × 100 % , {\displaystyle RH={{P_{s}(T_{d})} \over {P_{s}(T)}}\times 100\%,}

где Ps — давление насыщенного пара для соответствующей температуры, которое может быть вычислено по формуле Ардена Бака:

P s ( T ) = 6.1121 exp ⁡ ( ( 18.678 − T / 234.5 ) × T 257.14 + T ) , {\displaystyle P_{s}(T)=6.1121\exp \left({\frac {(18.678-T/234.5)\times T}{257.14+T}}\right),}

где T — температура в градусах Цельсия, Ps — давление в гПа. Для отрицательных температур при отсутствии жидкой фазы используется другая формула Бака:

P s ( T ) = 6.1115 exp ⁡ ( ( 23.036 − T / 333.7 ) × T 279.82 + T ) . {\displaystyle P_{s}(T)=6.1115\exp \left({\frac {(23.036-T/333.7)\times T}{279.82+T}}\right).}

Для более точных расчётов следует воспользоваться моделями Гоффа-Грэтча или более современными: А. Векслера, ITS-90, Д. Зонтага.

Приближённое вычисление

Относительную влажность приближённо можно вычислить по следующей формуле:

R H ≈ 100 − 5 ( T − 25 T d ) . {\displaystyle R\!H\approx 100-5(T-25T_{d}).}

То есть, с каждым градусом Цельсия разницы температуры воздуха и температуры точки росы относительная влажность уменьшается на 5%.

Дополнительно относительную влажность можно оценить по психрометрической диаграмме.

Средства и методы контроля

Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются психрометрами и гигрометрами. Психрометр Августа состоит из двух термометров — сухого и влажного. Влажный термометр показывает температуру ниже, чем сухой, так как его резервуар обмотан тканью, смоченной в воде, которая, испаряясь, охлаждает его. Интенсивность испарения зависит от относительной влажности воздуха. По показаниям сухого и влажного термометров находят относительную влажность воздуха по психрометрическим таблицам. В последнее время стали широко применяться интегральные датчики влажности (как правило, с выходом по напряжению), основанные на свойстве некоторых полимеров изменять свои электрические характеристики (такие, как диэлектрическая проницаемость среды) под действием содержащихся в воздухе паров воды.

Определяется комфортная для человека влажность воздуха такими документами, как ГОСТ и СНИП. Они регламентируют, что зимой в помещении оптимальная влажность для человека составляет 30-45 %, летом – 30—60 %. Данные по СНИП немного отличаются: 40—60 % для любого времени года, максимальный уровень 65 %, но для очень влажных регионов – 75 %.

Для определения и подтверждения метрологических характеристик приборов для измерения влажности применяют специальные эталонные (образцовые) установки — климатические камеры (гигростаты) или динамические генераторы влажности газов.

Значение

Относительная влажность воздуха — важный экологический показатель среды. При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдается быстрая утомляемость человека, ухудшение восприятия и памяти. Высыхают слизистые оболочки человека, движущиеся поверхности трескаются, образуя микротрещины, куда напрямую проникают вирусы, бактерии, микробы. Низкая относительная влажность (до 5—7 %) в помещениях квартиры, офиса отмечена в регионах с продолжительным стоянием низких отрицательных температур наружного воздуха. Обычно продолжительность до 1—2 недель при температурах ниже −20 °С приводит к высушиванию помещений. Значительным ухудшающим фактором в поддержании относительной влажности является воздухообмен при низких отрицательных температурах. Чем больше воздухообмен в помещениях, тем быстрее в этих помещениях создаётся низкая (5—7 %) относительная влажность.

Проветривание помещений в мороз с целью увеличения влажности является грубой ошибкой — это наиболее эффективный способ добиться обратного. Причина широко укоренившегося заблуждения в восприятии цифр относительной влажности, известных всем из прогнозов погоды. Это проценты от некоего числа, но это число для комнаты и улицы разное! Узнать это число можно из таблицы, связывающих температуру и абсолютную влажность. Например 100 % влажность уличного воздуха при −15 °С означает 1,6 г воды в кубометре, но этот же воздух (и эти же граммы) при +20 °С означает лишь 8 % влажности.

Пищевые продукты, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Многие технологические процессы происходят только при строгом контроле содержания паров воды в воздухе производственного помещения.

Влажность воздуха в помещении можно изменять.

Для повышения влажности применяются увлажнители воздуха.

Функции осушения (понижения влажности) воздуха реализованы в большинстве кондиционеров и в виде отдельных приборов — осушителей воздуха.

В цветоводстве

Относительная влажность воздуха в оранжереях и используемых для культивирования растений жилых помещениях подвержена колебаниям, что обусловлено временем года, температурой воздуха, степенью и частотой поливки и опрыскивания растений, наличием увлажнителей, аквариумов или других ёмкостей с открытой поверхностью воды, системой проветривания и обогрева. Кактусы и многие суккулентные растения легче переносят сухой воздух, чем многие тропические и субтропические растения.
Как правило, для растений родиной которых являются влажные тропические леса, оптимальной является 80—95 % относительная влажность воздуха (зимой может быть снижена до 65—75 %). Для растений тёплых субтропиков — 75—80 %, холодных субтропиков — 50—75 % (левкои, цикламены, цинерарии и др.)
При содержании растений в жилых помещениях многие виды страдают от сухости воздуха. В первую очередь это отражается на листьях; у них наблюдается быстрое и прогрессирующее засыхание верхушек.

Для повышения относительной влажности в жилых помещениях используют электрические увлажнители, наполненные мокрым керамзитом поддоны и регулярное опрыскивание.

> См. также

  • Испарение
  • Насыщенный пар
  • Пересыщенный пар
  • Пересыщение

Влажность воздуха

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках. Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5—10 мбар.

Абсолютная влажность воздуха (f) — это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Определяется как отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к объёму влажного воздуха.

Обычно используемая единица абсолютной влажности — грамм на метр кубический, г/м³

Относительная влажность воздуха (φ) — это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре. Она также определяется как отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара.

Температура t, °C −30 −20 −10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Максимальная абсолютная влажность fmax, (г/м³) 0,29 0,81 2,1 4,8 9,4 17,3 30,4 51,1 83,0 130 198 293 423 598

Относительная влажность обычно выражается в процентах.

Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85 % и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50 % и ниже).

С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу приходится 99 % водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28,5 кг водяного пара.

Величины измерения влажности газа

Для обозначения содержащейся в воздухе влаги используются следующие величины:

абсолютная влажность воздуха масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха, то есть плотность содержащегося в воздухе водяного пара, ; в атмосфере колеблется от 0,1-1,0 г/м³ (зимой над материками) до 30 г/м³ и более (в экваториальной зоне); максимальная влажность воздуха (граница насыщения) количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при определённой температуре в термодинамическом равновесии (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), . При повышении температуры воздуха его максимальная влажность увеличивается; упругость пара, давление пара парциальное давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления). Единица измерения — Па. дефицит влажности разность между максимально возможным и фактическим давлением водяного пара (при данных условиях: температуре и давлении воздуха), то есть между упругостью насыщения и фактической упругостью пара; относительная влажность воздуха отношение давления пара к давлению насыщенного пара, то есть абсолютной влажности воздуха к максимальной ; точка росы температура газа, при которой газ насыщается водяным паром °C. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %. С дальнейшим притоком водяного пара или при охлаждении воздуха (газа) появляется конденсат. Таким образом, хотя роса и не выпадает при температуре −10 или −50 °C, выпадает изморозь, иней, лёд или снег, точка росы в −10 или −50 °C существует и соответствует 2,361 и 0,063 г воды на 1м³ воздуха или другого газа под давлением одна атмосфера; удельная влажность масса водяного пара в граммах на килограмм увлажнённого воздуха , то есть отношение масс водяного пара и увлажнённого воздуха; температура смоченного термометра температура, при которой газ насыщается водяным паром при постоянной энтальпии воздуха. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %, влагосодержание увеличивается, а энтальпия равна начальной. соотношение компонентов смеси (содержание водяного пара) масса водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха , то есть соотношение масс водяного пара и сухого воздуха.

  1. Дефицит влажности // Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. Погода и климат — Психрометрическая таблица

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *