Как определяется абсолютная влажность. Абсолютная и относительная влажность. Точка росы. Смотреть что такое "Относительная влажность" в других словарях

Для характеристики влажности воздуха используют следующие величины: абсолютную, максимальную и относительную влажность, дефицит насыщения, точку росы.

Абсолютной влажностью называют количество водяных паров в граммах, содержащееся в данное время в 1 м³ воздуха.

Максимальная влажность - это количество водяных паров в граммах, содержащееся в 1 м³ воздуха в момент полного насыщения.

Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженной в процентах.

Дефицитом насыщения называют разность между максимальной и абсолютной влажностью.

Точка росы - температура, при которой величина абсолютной влажности равна максимальной.

При оценке влажности воздуха наибольшее значение имеет величина относительной влажности.

Относительная влажность может быть измерена гигрометром или психрометром. Основу гигрометра составляет обезжиренный человеческий волос, соединенный через блок со стрелкой, которая движется по шкале. Волос удлиняется при увеличении влажности воздуха и становится короче при ее уменьшении.

Психрометры состоят из двух одинаковых термометров (ртутных или спиртовых), резервуар одного из них покрыт тканью, которая предварительно увлажняется дистиллированной водой. При испарении воды резервуар охлаждается. По разности температур судят о влажности воздуха, так как интенсивность испарения зависит от степени насыщения окружающего воздуха водяными парами. Применяют психрометры двух типов: стационарный (Августа) и аспирационный (Ассмана).

Психрометр Августа используют в стационарных условиях (на метеорологических станциях, в больницах), помещая его в местах, где прибор не подвергается тепловому облучению и действию ветра.

Абсолютная влажность вычисляется по формуле Реньо:

К = f - a (t с - t в) x B,

где К - абсолютная влажность, мм рт.ст;

f - максимальная влажность воздуха при температуре влажного термометра (определяется по табл. 1.6);

a - психометрический коэффициент, равный 0,0001;

t с - температура сухого термометра;

t в - температура влажного термометра;

B - атмосферное давление в момент наблюдения,мм рт.ст.

В психрометре Ассмана резервуары термометров защищены двойными металлическими экранами от воздействия лучистого тепла. Вокруг резервуаров имеются вентиляционные каналы, через которые с постоянной скоростью (4 м/с) просасывается воздух. Для измерения влажности термометр, обернутый тканью, смачивают дистиллированной водой, затем заводят пружину вентилятора и помещают прибор в нужной точке. Запись показаний сухого и влажного термометров производят через 4 - 5 минут после пуска вентилятора.

Один из очень важных показателей в нашей атмосфере. Она может быть как абсолютной, так и относительной. Как измеряется абсолютная влажность и какую формулу нужно для этого применить? Об этом вы сможете узнать, прочитав нашу статью.

Влажность воздуха - что это такое?

Что такое влажность? Это количество воды, которое содержится в каком-либо физическом теле или среде. Этот показатель напрямую зависит от самой природы среды или вещества, а также от степени пористости (если речь идет о твердых телах). Мы же в этой статье будем говорить о конкретном виде влажности - о влажности воздуха.

Из курса химии все мы прекрасно знаем, что атмосферный воздух состоит из азота, кислорода, углекислого газа и некоторых других газов, которые составляют не более 1 % от общей массы. Но кроме этих газов воздух также содержит в себе водяной пар и другие примеси.

Под влажностью воздуха понимают то количество водяного пара, которое на данный момент (и в данном месте) содержится в воздушной массе. При этом метеорологи выделяют две её величины: это абсолютная и относительная влажность.

Влажность воздуха - одна из важнейших характеристик атмосферы Земли, которая влияет на характер местной погоды. Стоит отметить, что величина влажности атмосферного воздуха неодинакова - как в вертикальном разрезе, так и в горизонтальном (широтном). Так, если в приполярных широтах относительные показатели влажности воздуха (в нижнем слое атмосферы) составляют около 0,2-0,5%, то в тропических - до 2,5%. Далее мы выясним, что такое абсолютная и относительная влажность воздуха. Также рассмотрим, какая разница существует между этими двумя показателями.

Абсолютная влажность: определение и формула

В переводе с латыни слово absolutus означает "полный". Исходя из этого, очевидным становится сущность понятия "абсолютная влажность воздуха". Эта величина, которая показывает, сколько граммов водяного пара фактически содержится в одном кубическом метре конкретной воздушной массы. Как правило, этот показатель обозначают латинской литерой F.

Г/м 3 - это единица измерения, в которой исчисляется абсолютная влажность. Формула для её расчёта следующая:

В данной формуле буквой m обозначена масса водяного пара, а буквой V - объем конкретной воздушной массы.

Величина абсолютной влажности зависит от нескольких факторов. В первую очередь это температура воздуха и характер адвекционных процессов.

Относительная влажность

Теперь рассмотрим, что такое относительная влажность воздуха. Это относительная величина, которая показывает, сколько влаги содержится в воздухе по отношению к максимально возможному количеству водяного пара в этой воздушной массе при конкретной температуре. Измеряется относительная влажность воздуха в процентах (%). И именно этот процентный показатель мы часто можем узнать в прогнозах погоды и метеосводках.

Стоит также упомянуть и о таком важном понятии, как точка росы. Это явление максимально возможного насыщения воздушной массы водяным паром (относительная влажность этого момента - 100 %). В таком случае излишек влаги конденсируется, и образуются атмосферные осадки, туман или облака.

Методы измерения влажности воздуха

Женщины знают, что обнаружить повышение влажности в атмосфере можно с помощью своей пышной прически. Однако существуют и другие, более точные, способы и технические приборы. Таковыми являются гигрометр и психрометр.

Первый гигрометр был создан еще в XVII веке. Один из видов этого прибора как раз и основан на свойствах волоса изменять свою длину при изменениях влажности среды. Однако сегодня существуют и электронные гигрометры. Психрометр - это специальный прибор, в котором есть влажный и сухой термометр. По разнице их показателей и определяют влажность воздуха в конкретный момент времени.

Влажность воздуха как важный экологический показатель

Считается, что оптимальной для человеческого организма является относительная влажность воздуха 40-60 %. Показатели влажности весьма влияют и на восприятие человеком температуры воздуха. Так, при низкой влажности нам кажется, что воздух гораздо холоднее, чем в реальности (и наоборот). Вот почему в тропических и экваториальных широтах нашей планеты путешественники так тяжело переживают зной и жару.

Сегодня существуют специальные увлажнители и осушители, которые помогают человеку регулировать влажность воздуха в закрытых помещениях.

В заключение...

Таким образом, абсолютная влажность воздуха - это важнейший показатель, который дает нам представление о состоянии и особенностях воздушных масс. При этом нужно уметь отличать эту величину от относительной влажности. И если последняя показывает долю водяного пара (в процентах), которая присутствует в воздухе, то абсолютная влажность - это фактическое количество водяного пара в граммах в одном кубическом метре воздуха.

Одной из важнейших характеристик сжатого воздуха, используемого в промышленности, пищевой индустрии, медицине и других отраслях, является влажность . В данной статье даётся определение понятия «влажность воздуха », приводятся таблицы по определению точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности, значений давления насыщенного пара над поверхность воды и льда, значений абсолютной влажности. А также, таблица поправочных коэффициентов пересчета относительной влажности воздуха, насыщенного относительно воды, в относительную влажность воздуха , насыщенного относительно льда.

Самое общее определение таково: влажность - это мера, характеризующая содержание водяных паров в воздухе (или другом газе). Данное определение, разумеется, не претендует на "наукоемкость", зато дает физическое понятие влажности.

Для количественной оценки "влажности" газов наиболее часто используют следующие характеристики:

  • парциальное давление водяного пара (р) - давление , которое имел бы водяной пар, входящий в состав атмосферного или сжатого воздуха, если бы он один занимал объём, равный объёму воздуха при той же температуре. Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных составляющих этой смеси.
  • относительная влажность - определяется как отношение действительной влажности воздуха к его максимально возможной влажности, т. е. относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Более «научной» является такая формулировка: относительная влажность это величина определяемая как отношение парциального давления водяного пара (р) к давлению насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.
  • температура точки росы (инея), определяется как температура, при которой парциальное давление насыщенного относительно воды (льда) пара равно парциальному давлению водяного пара в характеризуемом газе. Т. е. это температура, при которой начинается процесс конденсации влаги. Практическое значение точки росы заключается в том, что оно показывает, какое максимальное количество влаги может содержаться в воздухе при указанной температуре. Действительно, фактическое количество воды, которое может удерживаться в постоянном объеме воздуха, зависит только от температуры. Понятие точки росы является наиболее удобным техническим параметром. Зная значение точки росы, можно смело утверждать, что количество влаги в заданном объеме воздуха не превысит определенного значения.
  • абсолютная влажность , определяемая как массовое содержание воды в единице объема газа. это величина, показывающая, какое количество паров воды содержится в заданном объеме воздуха, это самое общее понятие, оно выражается в г/м3. При очень низкой влажности газа используется такой параметр как влагосодержание , единица измерения которого ppm (parts per million - частей на миллион). Это абсолютная величина, которая характеризует число молекул воды на миллион молекул всей смеси. Она не зависит ни от температуры, ни от давления. Это и понятно количество молекул воды не может увеличиваться или уменьшаться при изменениях давления и температуры.

Зависимости давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды и льда от температуры, полученные теоретически на основании уравнения Клаузиуса - Клапейрона и сверенные с экспериментальными данными многих исследователей, рекомендованы для метеорологической практики Всемирной метеорологической организацией (ВМО):

ln p sw =-6094,4692T -1 +21,1249952-0,027245552 T+0,000016853396T 2 +2,4575506 lnT
ln p si =-5504,4088T -1 - 3,5704628-0,017337458T+ 0,0000065204209T 2 + 6,1295027 lnT,

где p sw - давление насыщенного пара над плоской поверхностью воды (Па);
p si - давление насыщенного пара над плоской поверхностью льда (Па);
Т - температура (К).

Приведенные формулы справедливы для температур от 0 до 100ºC (для p sw) и от -0 до -100ºC (для p si). В то же время ВМО рекомендует первую формулу и для отрицательных температур для переохлажденной воды (до -50ºC).

Очевидно что эти формулы достаточно громоздки и неудобны для практической работы, поэтому в расчётах намного удобнее пользоваться готовыми данными, сведёнными в специальные таблицы. Ниже приведены некоторые из этих таблиц.

Таблица 1. Определения точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха

Температура воздуха Относительная влажность воздуха
30% 35% 40% 45% 50% 55% 60%& 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95%
-10°С ;-23,2 -21,8 -20,4 -19,0 -17,8 -16,7 -15,8 -14,9 -14,1 -13,3 -12,6 -11,9 -10,6 -10,0
-5°С -18,9 -17,2 -15,8 -14,5 -13,3 -11,9 -10,9 -10,2 -9,3 -8,8 -8,1 -7,7 -6,5 -5,8
0°С -14,5 -12,8 -11,3 -9,9 -8,7 -7,5 -6,2 -5,3 -4,4 -3,5 -2,8 -2 -1,3 -0,7
+2°С -12,8 -11,0 -9,5 -8,1 -6,8 -5,8 -4,7 -3,6 -2,6 -1,7 -1 -0,2 -0,6 +1,3
+4°С -11,3 -9,5 -7,9 -6,5 -4,9 -4,0 -3,0 -1,9 -1,0 +0,0 +0,8 +1,6 +2,4 +3,2
+5°С -10,5 -8,7 -7,3 -5,7 -4,3 -3,3 -2,2 -1,1 -0,1 +0,7 +1,6 +2,5 +3,3 +4,1
+6°С -9,5 -7,7 -6,0 -4,5 -3,3 -2,3 -1,1 -0,1 +0,8 +1,8 +2,7 +3,6 +4,5 +5,3
+7°С -9,0 -7,2 -5,5 -4,0 -2,8 -1,5 -0,5 +0,7 +1,6 +2,5 +3,4 +4,3 +5,2 +6,1
+8°С -8,2 -6,3 -4,7 -3,3 -2,1 -0,9 +0,3 +1,3 +2,3 +3,4 +4,5 +5,4 +6,2 +7,1
+9°С -7,5 -5,5 -3,9 -2,5 -1,2 +0,0 +1,2 +2,4 +3,4 +4,5 +5,5 +6,4 +7,3 +8,2
+10°С -6,7 -5,2 -3,2 -1,7 -0,3 +0,8 +2,2 +3,2 +4,4 +5,5 +6,4 +7,3 +8,2 +9,1
+11°С -6,0 -4,0 -2,4 -0,9 +0,5 +1,8 +3,0 +4,2 +5,3 +6,3 +7,4 +8,3 +9,2 +10,1
+12°С -4,9 -3,3 -1,6 -0,1 +1,6 +2,8 +4,1 +5,2 +6,3 +7,5 +8,6 +9,5 +10,4 +11,7
+13°С -4,3 -2,5 -0,7 +0,7 +2,2 +3,6 +5,2 +6,4 +7,5 +8,4 +9,5 +10,5 +11,5 +12,3
+14°С -3,7 -1,7 -0,0 +1,5 +3,0 +4,5 +5,8 +7,0 +8,2 +9,3 +10,3 +11,2 +12,1 +13,1
+15°С -2,9 -1,0 +0,8 +2,4 +4,0 +5,5 +6,7 +8,0 +9,2 +10,2 +11,2 +12,2 +13,1 +14,1
+16°С -2,1 -0,1 +1,5 +3,2 +5,0 +6,3 +7,6 +9,0 +10,2 +11,3 +12,2 +13,2 +14,2 +15,1
+17°С -1,3 +0,6 +2,5 +4,3 +5,9 +7,2 +8,8 +10,0 +11,2 +12,2 +13,5 +14,3 +15,2 +16,6
+18°С -0,5 +1,5 +3,2 +5,3 +6,8 +8,2 +9,6 +11,0 +12,2 +13,2 +14,2 +15,3 +16,2 +17,1
+19°С +0,3 +2,2 +4,2 +6,0 +7,7 +9,2 +10,5 +11,7 +13,0 +14,2 +15,2 +16,3 +17,2 +18,1
+20°С +1,0 +3,1 +5,2 +7,0 +8,7 +10,2 +11,5 +12,8 +14,0 +15,2 +16,2 +17,2 +18,1 +19,1
+21°С +1,8 +4,0 +6,0 +7,9 +9,5 +11,1 +12,4 +13,5 +15,0 +16,2 +17,2 +18,1 +19,1 +20,0
+22°С +2,5 +5,0 +6,9 +8,8 +10,5 +11,9 +13,5 +14,8 +16,0 +17,0 +18,0 +19,0 +20,0 +21,0
+23°С +3,5 +5,7 +7,8 +9,8 +11,5 +12,9 +14,3 +15,7 +16,9 +18,1 +19,1 +20,0 +21,0 +22,0
+24°С +4,3 +6,7 +8,8 +10,8 +12,3 +13,8 +15,3 +16,5 +17,8 +19,0 +20,1 +21,1 +22,0 +23,0
+25°С +5,2 +7,5 +9,7 +11,5 +13,1 +14,7 +16,2 +17,5 +18,8 +20,0 +21,1 +22,1 +23,0 +24,0
+26°С +6,0 +8,5 +10,6 +12,4 +14,2 +15,8 +17,2 +18,5 +19,8 +21,0 +22,2 +23,1 +24,1 +25,1
+27°С +6,9 +9,5 +11,4 +13,3 +15,2 +16,5 +18,1 +19,5 +20,7 +21,9 +23,1 +24,1 +25,0 +26,1
+28°С +7,7 +10,2 +12,2 +14,2 +16,0 +17,5 +19,0 +20,5 +21,7 +22,8 +24,0 +25,1 +26,1 +27,0
+29°С +8,7 +11,1 +13,1 +15,1 +16,8 +18,5 +19,9 +21,3 +22,5 +24,1 +25,0 +26,0 +27,0 +28,0
+30°С +9,5 +11,8 +13,9 +16,0 +17,7 +19,7 +21,3 +22,5 +23,8 +25,0 +26,1 +27,1 +28,1 +29,0
+32°С +11,2 +13,8 +16,0 +17,9 +19,7 +21,4 +22,8 +24,3 +25,6 +26,7 +28,0 +29,2 +30,2 +31,1
+34°С +12,5 +15,2 +17,2 +19,2 +21,4 +22,8 +24,2 +25,7 +27,0 +28,3 +29,4 +31,1 +31,9 +33,0
+36°С +14,6 +17,1 +19,4 +21,5 +23,2 +25,0 +26,3 +28,0 +29,3 +30,7 +31,8 +32,8 +34,0 +35,1
+38°С +16,3 +18,8 +21,3 +23,4 +25,1 +26,7 +28,3 +29,9 +31,2 +32,3 +33,5 +34,6 +35,7 +36,9
+40°С +17,9 +20,6 + 22,6 +25,0 +26,9 +28,7 +30,3 +31,7 +33,0 +34,3 +35,6 +36,8 +38,0 +39,0

Таблица 2. Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (p sw) и льда (p si).

Т, °C p sw , Па p si , Па Т, °C p sw , Па p si , Па Т, °C p sw , Па p si , Па
-50 6,453 3,924 -33 38,38 27,65 -16 176,37 150,58
-49 7,225 4,438 -32 42,26 30,76 -15 191,59 165,22
-48 8,082 5,013 -31 46,50 34,18 -14 207,98 181,14
-47 9,030 5,657 -30 51,11 37,94 -13 225,61 198,45
-46 10,08 6,38 -29 56,13 42,09 -12 244,56 217,27
-45 11,24 7,18 -28 61,59 46,65 -11 264,93 237,71
-44 12,52 8,08 -27 67,53 51,66 -10 286,79 259,89
-43 13,93 9,08 -26 73,97 57,16 -9 310,25 283,94
-42 15,48 10,19 -25 80,97 63,20 -8 335,41 310,02
-41 17,19 11,43 -24 88,56 69,81 -7 362,37 338,26
-40 19,07 12,81 -23 96,78 77,06 -6 391,25 368,84
-39 21,13 14,34 -22 105,69 85,00 -5 422,15 401,92
-38 23,40 16,03 -21 115,32 93,67 -4 455,21 437,68
-37 25,88 17,91 -20 125,74 103,16 -3 490,55 476,32
-36 28,60 19,99 -19 136,99 113,52 -2 528,31 518,05
-35 31,57 22,30 -18 149,14 124,82 -1 568,62 563,09
-34 34,83 24,84 -17 162,24 137,15 0 611,65 611,66

Таблица 3. Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (p sw).

Т, °C p sw , Па Т, °C p sw , Па Т, °C p sw , Па Т, °C p sw , Па
0 611,65 26 3364,5 52 13629,5 78 43684,4
1 657,5 27 3568,7 53 14310,3 79 45507,1
2 706,4 28 3783,7 54 15020,0 80 47393,4
3 758,5 29 4009,8 55 15759,6 81 49344,8
4 814,0 30 4247,6 56 16530,0 82 51363,3
5 873,1 31 4497,5 57 17332,4 83 53450,5
6 935,9 32 4760,1 58 18167,8 84 55608,3
7 1002,6 33 5036,0 59 19037,3 85 57838,6
8 1073,5 34 5325,6 60 19942,0 86 60143,3
9 1148,8 35 5629,5 61 20883,1 87 62524,2
10 1228,7 36 5948,3 62 21861,6 88 64983,4
11 1313,5 37 6282,6 63 22878,9 89 67522,9
12 1403,4 38 6633,1 64 23936,1 90 70144,7
13 1498,7 39 7000,4 65 25034,6 91 72850,8
14 1599,6 40 7385,1 66 26175,4 92 75643,4
15 1706,4 41 7787,9 67 27360,1 93 78524,6
16 1819,4 42 8209,5 68 28589,9 94 81496,5
17 1939,0 43 8650,7 69 29866,2 95 84561,4
18 2065,4 44 9112,1 70 31190,3 96 87721,5
19 2198,9 45 9594,6 71 32563,8 97 90979,0
20 2340,0 46 10098,9 72 33988,0 98 94336,4
21 2488,9 47 10625,8 73 35464,5 99 97795,8
22 2646,0 48 11176,2 74 36994,7 100 101359,8
23 2811,7 49 11750,9 75 38580,2
24 2986,4 50 12350,7 76 40222,5
25 3170,6 51 12976,6 77 41923,4

Таблица 4. Значения абсолютной влажности газа с относительной влажностью по воде 100% при различных температурах.

Т,°С А,г/м 3 Т,°С А,г/м 3 Т,°С А,г/м 3 Т,°С А,г/м 3
-50 0,063 -10 2,361 30 30,36 70 196,94
-49 0,070 -9 2,545 31 32,04 71 205,02
-48 0,078 -8 2,741 32 33,80 72 213,37
-47 0,087 -7 2,950 33 35,64 73 221,99
-46 0,096 -6 3,173 34 37,57 74 230,90
-45 0,107 -5 3,411 35 39,58 75 240,11
-44 0,118 -4 3,665 36 41,69 76 249,61
-43 0,131 -3 3,934 37 43,89 77 259,42
-42 0,145 -2 4,222 38 46,19 78 269,55
-41 0,160 -1 4,527 39 48,59 79 280,00
-40 0,177 0 4,852 40 51,10 80 290,78
-39 0,196 1 5,197 41 53,71 81 301,90
-38 0,216 2 5,563 42 56,44 82 313,36
-37 0,237 3 5,952 43 59,29 83 325,18
-36 0,261 4 6,364 44 62,25 84 337,36
-35 0,287 5 6,801 45 65,34 85 349,91
-34 0,316 6 7,264 46 68,56 86 362,84
-33 0,346 7 7,754 47 71,91 87 376,16
-32 0,380 8 8,273 48 75,40 88 389,87
-31 0,416 9 8,822 49 79,03 89 403,99
-30 0,455 10 9,403 50 82,81 90 418,52
-29 0,498 11 10,02 51 86,74 91 433,47
-28 0,544 12 10,66 52 90,82 92 448,86
-27 0,594 13 11,35 53 95,07 93 464,68
-26 0,649 14 12,07 54 99,48 94 480,95
-25 0,707 15 12,83 55 104,06 95 497,68
-24 0,770 16 13,63 56 108,81 96 514,88
-23 0,838 17 14,48 57 113,75 97 532,56
-22 0,912 18 15,37 58 118,87 98 550,73
-21 0,991 19 16,31 59 124,19 99 569,39
-20 1,076 20 17,30 60 129,70 100 588,56
-19 1,168 21 18,33 61 135,41
-18 1,266 22 19,42 62 141,33
-17 1,372 23 20,57 63 147,47
-16 1,486 24 21,78 64 153,83
-15 1,608 25 23,04 65 160,41
-14 1,739 26 24,37 66 167,23
-13 1,879 27 25,76 67 174,28
-12 2,029 28 27,22 68 181,58
-11 2,190 29 28,75 69 189,13

Приведём пример использования вышеприведённых таблиц в практической деятельности: производительностью 10 м 3 /мин "всасывает" в минуту 10 кубических метров атмосферного воздуха.

Найдём количество воды содержащееся в 10 кубических метрах атмосферного воздуха с параметрами температура +25 °С, относительная влажность 85%. Согласно таблице 4, в воздухе с температурой +25 °С и стопроцентной влажности содержится 23,04 г/м 3 воды. Значит при 85%-ной влажности в одном кубическом метре воздуха будет содержаться 0,85*23,04=19,584 г. воды, а в десяти - 195,84 г.

В процессе компримирования воздуха объём, занимаемый им, будет уменьшаться. Уменьшенный объем сжатого воздуха при давлении 6 бар можно подсчитать, исходя из закона Бойля -Мариотта (температура воздуха существенно не изменяется):

P1 x V1 = P2 x V2

V2 = (P1 x V1) / P2

где Р1 - атмосферное давление равное 1,013 бар;
V2 = (1,013бар х 10 м 3)/ (6+1,013)бар = 1,44 м 3 .

То есть, 10 кубических метров атмосферного воздуха, в процессе сжатия, "превратились" в 1,44 м 3 сжатого воздуха, с избыточным давлением 6 бар, на выходе из компрессора.

В данном уроке будет введено понятие абсолютной и относительной влажности воздуха, будут обсуждаться термины и величины, связанные с этими понятиями: насыщенный пар, точка росы, приборы для измерения влажности. В ходе урока мы познакомимся с таблицами плотности и давления насыщенного пара и психрометрической таблицей.

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции. При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

  1. плотность водяного пара в воздухе;
  2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме - такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью .

Определение. Абсолютная влажность воздуха - количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначение абсолютной влажности : (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измерения абсолютной влажности : (в СИ) или (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности :

Обозначения:

Масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

Объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

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, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность .

Определение. Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначение относительной влажности : .

Единицы измерения относительной влажности : %.

Формула вычисления относительной влажности :

Обозначения :

Плотность водяного пара (абсолютная влажность), (в СИ) или ;

Плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационный гигрометр (рис. 4) - прибор, который служит для определения точки росы.

Определение. Точка росы - температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр ()

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух. В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные - какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы. Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара. Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros - «влажный» и metreo - «измеряю»).

Волосной гигрометр (рис. 5) - прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении - уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός - «холодный») (рис. 6).

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора. С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы. Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом. Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая. Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Температура,

Давление, мм. рт. ст.

Плотность пара,

Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Табл. 2. Психометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха - его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается. Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.
  1. Интернет-портал «dic.academic.ru» ()
  2. Интернет-портал «baroma.ru» ()
  3. Интернет-портал «femto.com.ua» ()
  4. Интернет-портал «youtube.com» ()

Домашнее задание

Общие сведения

Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости . Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.

Единицы измерения и особенности определения понятия влажность

  • Влажность обычно характеризуется количеством воды в веществе, выраженным в процентах (%) от первоначальной массы влажного вещества (массовая влажность ) или её объёма (объёмная влажность ).
  • Влажность можно характеризовать также влагосодержанием, или абсолютной влажностью - количеством воды, отнесённым к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины.

Эту величину не всегда можно точно измерить, т.к. в ряде случаев невозможно удалить всю неконституционную воду и взвесить предмет до и после этой операции.

  • Относительная влажность характеризует содержание влаги относительно максимального количества влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия . Обычно относительную влажность измеряют в процентах от максимума.

Методы определения

Титратор Карла Фишера.

Установление степени влажности многих продуктов, материалов и т. п. имеет важное значение. Только при определённой влажности многие тела (зерно, цемент и др.) являются пригодными для той цели, для которой они предназначены. Жизнедеятельность животных и растительных организмов возможна только при определённых границах влажности и относительной влажности воздуха. Влажность может вносить существенную погрешность в вес предмета. Килограммы сахара или зерна с влажностью 5% и 10% будет содержать разное количество сухого сахара или зерна.

Измерение влажности определяется высушиванием влаги и титрованием влаги по Карлу Фишеру. Эти способы являются первичными. Помимо них разработано множество других, которые калибруются по результатам измерений влажности первичными способами и по стандартным образцам влажности.

Влажность воздуха

Влажность воздуха - это величина, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы Земли.

Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе ; 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 мб (иногда лишь сотые доли мб) и летом ниже 5 мб; в тропиках же она возрастает до 30 мб, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5-10 мб.

Абсолютная влажность воздуха (f) - это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1м³ воздуха:

f = (масса содержащегося в воздухе водяного пара)/(объем влажного воздуха)

Обычно используемая единица абсолютной влажности: (f) = г/м³

Относительная влажность воздуха (φ) - это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре(см. таблицу)

t(°С) -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
f max (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

φ = (абсолютная влажность)/(максимальная влажность)

Относительная влажность обычно выражается в процентах. Эти величины связаны между собой следующим отношением:

φ = (f×100)/fmax

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 около 28,5 кг водяного пара.

Литература

Усольцев В. А. Измерение влажности воздуха, Л., 1959.

Величины измерения влажности газа

Для обозначения содержащейся в воздухе влаги используются следующие величины:

Абсолютная влажность воздуха масса водяного пара, содержащаяся в единице объема воздуха, т.е. плотность содержащегося в воздухе водяного пара, [г/м³ ]; 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 определенной температуре в термодинамическом равновесии (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), [г/м³ ]. При повышении температуры воздуха его максимальная влажность увеличивается; давление пара давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления), [Па]; дефицит влажности разница между давлением насыщенного пара и давлением пара [Па], то есть между максимальной и абсолютной влажностью воздуха [г/м³ ]; относительная влажность воздуха отношение давления пара к давлению насыщенного пара, то есть абсолютной влажности воздуха к максимальной [% относительной влажности]; 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

Рекомендуем почитать