Kelembapan memberi mereka karakteristik ini. Kelembaban relatif dan absolut - apa itu? Instrumen Penentuan Kelembaban
Untuk mengkarakterisasi kelembaban udara secara kuantitatif, digunakan karakteristik berikut: tekanan uap air, kelembaban absolut, fraksi massa uap air, kelembaban relatif, defisit kelembaban, titik embun dan defisit titik embun.
Tekanan uap air ( e) adalah tekanan parsial uap air yang terkandung di udara dalam milimeter air raksa (mmHg) atau hektopascal (hPa). Tekanan uap air maksimum yang mungkin terjadi pada suhu tertentu disebut elastisitas saturasi atau elastisitas maksimal(E) . Ketika elastisitas uap air sesuai dengan elastisitas saturasi, maka udara menjadi jenuh dengan uap air dan proses kondensasi atau sublimasi dimulai dengan terbentuknya tetesan air atau kristal es.
Kekurangan kelembaban atau kurangnya saturasi(D) – ini adalah perbedaan antara elastisitas saturasi pada suhu tertentu dan elastisitas sebenarnya dari uap air
D=E-e
Kelembapan mutlak ( A) adalah massa uap air dalam gram yang terkandung di dalamnya
1 m3 udara (g/m3). Untuk ruang jenuh disebut kelembaban absolut
uap air jenuh atau kelembaban ekstrim(A) .
Elastisitas aktual dan kelembaban absolut berbanding lurus dengan
suhu permukaan penguapan, dan elastisitas saturasi serta kelembaban maksimum bergantung pada suhu udara (Tabel 2.3).
Tabel 2.3. Ketergantungan elastisitas saturasi dan kelembaban maksimum pada suhu udara
Hubungan antara tekanan uap air dan kelembaban mutlak berbentuk:
(e- mmHg), (2.13)
A=0,8 e
(e- hPa), (2.14)
Koefisien muai volumetrik udara;
T− suhu udara dalam °C.
Fraksi massa uap air ( S) - jumlah uap air dalam gram per
1 kilogram udara lembab (g/kg). Hal ini terkait dengan tekanan uap air melalui hubungan berikut:
Di mana: R- tekanan udara telinga.
S=622 e , (2.15)
Sampai saat ini, ciri ini disebut kelembaban tertentu . Jika kondensasi uap air atau penguapan tambahan tidak terjadi, maka fraksi massa uap air tidak berubah selama pemanasan, pendinginan, kompresi, dan pemuaian udara.
Kelembapan relatif ( F) adalah perbandingan jumlah uap air yang sebenarnya terkandung di udara hingga jumlah maksimum yang mungkin terjadi pada suhu tertentu, dinyatakan dalam persentase.
F=A 100% , (2.16)
F= 100% , (2.17)
Kelembaban relatif mencirikan derajat kejenuhan udara dengan uap air pada suhu tertentu. Hal ini berbanding terbalik dengan suhu udara.
Titik embun(td) - ini adalah suhu yang diperlukan untuk mendinginkan udara agar uap air yang terkandung di dalamnya, pada nilai tekanan dan fraksi massa uap air yang konstan (kelembaban spesifik), mencapai keadaan jenuh. Ketika suhu udara sama dengan titik embun, kelembaban relatifnya adalah 100% ( t = td, F= 100%). Titik embun selalu lebih rendah atau sama dengan suhu udara. Pada peta cuaca, titik embun diplot dalam derajat Celsius, hingga sepersepuluh terdekat, sebagai berikut:
Td Td Td 125
td= 12,5°C
td= -2,8 °C
Defisit titik embun ( ∆td) adalah perbedaan antara suhu udara dan titik embun.
∆td = t- td(2.18)
Defisit titik embun menunjukkan berapa derajat udara harus didinginkan agar uap air yang terkandung di dalamnya mencapai keadaan jenuh. Dengan cukup akurat kita dapat berasumsi bahwa kapan ∆td£ 4°C udaranya lembab, dan pada ∆td> 4°C - kering.
Seringkali dari layar TV atau dari speaker radio kita mendengar tentang tekanan dan kelembapan udara. Tetapi hanya sedikit orang yang tahu apa yang bergantung pada indikator mereka dan bagaimana nilai-nilai tertentu mempengaruhi tubuh manusia.
Untuk menentukan saturasi udara dengan uap air, digunakan instrumen khusus: psikrometer dan hidrometer. Psikrometer Agustus adalah batangan dengan dua termometer: basah dan kering.
Yang pertama dibungkus dengan kain yang dibasahi air, yang mendinginkan tubuhnya saat menguap. Berdasarkan pembacaan termometer ini, kelembaban relatif udara ditentukan dari tabel. Ada banyak hidrometer yang berbeda; pengoperasiannya dapat didasarkan pada berat, film, listrik atau rambut, serta sejumlah prinsip pengoperasian lainnya. DI DALAM beberapa tahun terakhir Sensor pengukuran terintegrasi telah mendapatkan popularitas. Hidrostat digunakan untuk memeriksa keakuratan.
DI DALAM pelajaran ini konsep mutlak dan kelembaban relatif udara, istilah dan kuantitas yang terkait dengan konsep ini akan dibahas: uap jenuh, titik embun, instrumen untuk mengukur kelembaban. Pada pembelajaran kita akan mengenal tabel massa jenis dan tekanan uap jenuh serta tabel psikometri.
Bagi manusia, jumlah kelembapannya sangat tinggi parameter penting lingkungan, karena tubuh kita bereaksi sangat aktif terhadap perubahannya. Misalnya, mekanisme pengaturan fungsi tubuh, seperti berkeringat, berhubungan langsung dengan suhu dan kelembapan lingkungan. Pada kelembaban tinggi, proses penguapan air dari permukaan kulit praktis dikompensasi oleh proses kondensasi dan pembuangan panas dari tubuh terganggu, yang menyebabkan gangguan termoregulasi. Pada kelembapan rendah, proses penguapan air lebih unggul daripada proses kondensasi dan tubuh kehilangan terlalu banyak cairan, yang dapat menyebabkan dehidrasi.
Jumlah kelembapan penting tidak hanya bagi manusia dan organisme hidup lainnya, tetapi juga bagi aliran udara proses teknologi. Misalnya karena properti yang diketahui menghantarkan air arus listrik kandungannya di udara dapat berdampak serius pada pengoperasian sebagian besar peralatan listrik.
Selain itu, konsep kelembapan adalah kriteria yang paling penting menilai kondisi cuaca, yang diketahui semua orang dari prakiraan cuaca. Perlu dicatat jika kita membandingkan kelembapan pada waktu yang berbeda sepanjang tahun dengan kelembapan biasa kondisi iklim, kemudian lebih tinggi di musim panas dan lebih rendah di musim dingin, yang khususnya disebabkan oleh intensitas proses penguapan pada suhu yang berbeda.
Karakteristik utama udara lembab adalah:
- kepadatan uap air di udara;
- kelembaban udara relatif.
Udara adalah gas komposit dan mengandung banyak gas berbeda, termasuk uap air. Untuk memperkirakan jumlahnya di udara, perlu ditentukan berapa massa uap air dalam volume tertentu yang dialokasikan - nilai ini ditandai dengan kepadatan. Massa jenis uap air di udara disebut kelembaban mutlak.
Definisi.Kelembaban udara mutlak- jumlah uap air yang terkandung dalam satu meter kubik udara.
Penamaankelembaban mutlak: (seperti sebutan biasa untuk kepadatan).
Satuan pengukurankelembaban mutlak: (dalam SI) atau (untuk kemudahan mengukur sejumlah kecil uap air di udara).
Rumus perhitungan kelembaban mutlak:
Sebutan:
Massa uap (air) di udara, kg (dalam SI) atau g;
Volume udara yang mengandung massa uap yang ditunjukkan adalah .
Di satu sisi, kelembaban udara absolut adalah nilai yang dapat dimengerti dan nyaman, karena memberikan gambaran tentang kandungan air spesifik di udara berdasarkan massa; di sisi lain, nilai ini tidak nyaman dalam hal kerentanan kelembaban oleh organisme hidup. Ternyata, misalnya, seseorang tidak merasakan kandungan massa air di udara, melainkan kandungannya yang relatif terhadap nilai semaksimal mungkin.
Untuk menggambarkan persepsi tersebut, kuantitas berikut diperkenalkan: kelembaban relatif.
Definisi.Kelembaban relatif– nilai yang menunjukkan seberapa jauh steam dari saturasi.
Artinya, nilai kelembaban relatif, dengan kata-kata sederhana, menunjukkan hal berikut: jika uap jauh dari jenuh maka kelembabannya rendah, jika dekat maka tinggi.
Penamaankelembaban relatif: .
Satuan pengukurankelembaban relatif: %.
Rumus perhitungan kelembaban relatif:
Sebutan:
Massa jenis uap air (kelembaban mutlak), (dalam SI) atau ;
Massa jenis uap air jenuh pada suhu tertentu, (dalam SI) atau .
Seperti dapat dilihat dari rumusnya, ini mencakup kelembapan absolut yang sudah kita kenal, dan kerapatan uap jenuh pada suhu yang sama. Timbul pertanyaan: bagaimana cara menentukan nilai yang terakhir? Ada perangkat khusus untuk ini. Kami akan mempertimbangkan kondensasihigrometer(Gbr. 4) - alat yang digunakan untuk menentukan titik embun.
Definisi.Titik embun- suhu saat uap menjadi jenuh.
Beras. 4. Higrometer kondensasi ()
Cairan yang mudah menguap, misalnya eter, dituangkan ke dalam wadah alat, termometer (6) dimasukkan, dan udara dipompa melalui wadah menggunakan bohlam (5). Sebagai hasil dari peningkatan sirkulasi udara, penguapan eter yang intensif dimulai, suhu wadah menurun karena hal ini dan embun (tetesan uap yang terkondensasi) muncul di cermin (4). Pada saat embun muncul di cermin, suhu diukur dengan menggunakan termometer; suhu tersebut adalah titik embun.
Apa hubungannya dengan nilai suhu yang diperoleh (titik embun)? Ada tabel khusus di mana data dimasukkan - berapa kepadatan uap air jenuh yang sesuai dengan setiap titik embun tertentu. Perlu diperhatikan fakta yang berguna, bahwa dengan meningkatnya titik embun, nilai densitas uap jenuhnya juga meningkat. Dengan kata lain, semakin hangat udaranya, semakin besar pula lagi dapat mengandung uap air, dan sebaliknya, semakin dingin udara maka semakin rendah kandungan uap maksimal di dalamnya.
Sekarang mari kita perhatikan prinsip pengoperasian higrometer jenis lain, instrumen untuk mengukur karakteristik kelembaban (dari bahasa Yunani hygros - "basah" dan metero - "Saya mengukur").
Higrometer rambut(Gbr. 5) - alat untuk mengukur kelembapan relatif, di mana rambut, misalnya rambut manusia, bertindak sebagai elemen aktif.
Tindakan higrometer rambut didasarkan pada sifat rambut yang dihilangkan lemaknya untuk mengubah panjangnya ketika kelembapan udara berubah (dengan meningkatnya kelembapan, panjang rambut bertambah, dengan menurun - berkurang), yang memungkinkan Anda mengukur kelembapan relatif. Rambut direntangkan di atas bingkai logam. Perubahan panjang rambut diteruskan ke panah yang bergerak sepanjang skala. Harus diingat bahwa higrometer rambut tidak memberikan nilai yang tepat kelembaban relatif, dan digunakan terutama untuk keperluan rumah tangga.
Perangkat yang lebih nyaman dan akurat untuk mengukur kelembaban relatif adalah psikrometer (dari bahasa Yunani kuno ψυχρός - “dingin”) (Gbr. 6).
Psikrometer terdiri dari dua termometer, yang dipasang pada skala yang sama. Salah satu termometer disebut termometer basah karena dibungkus dengan kain cambric yang direndam dalam wadah berisi air yang terletak di bagian belakang alat. Air menguap dari kain basah sehingga termometer menjadi dingin, proses penurunan suhu berlanjut hingga tercapai tahap sampai uap di dekat kain basah mencapai jenuh dan termometer mulai menunjukkan suhu titik embun. Jadi, termometer bola basah menunjukkan suhu kurang dari atau sama dengan suhu lingkungan sebenarnya. Termometer kedua disebut termometer kering dan menunjukkan suhu sebenarnya.
Di badan perangkat, biasanya, juga terdapat apa yang disebut tabel psikrometri (Tabel 2). Dengan menggunakan tabel ini, Anda dapat menentukan kelembapan relatif udara sekitar dari nilai suhu yang ditunjukkan oleh termometer bola kering dan dari perbedaan suhu antara bola lampu kering dan bola basah.
Namun, bahkan tanpa meja seperti itu, Anda dapat menentukan jumlah kelembapan secara kasar menggunakan prinsip berikut. Jika pembacaan kedua termometer berdekatan satu sama lain, maka penguapan air dari termometer yang lembab hampir seluruhnya dikompensasi oleh kondensasi, yaitu kelembaban udara yang tinggi. Sebaliknya, jika perbedaan pembacaan termometer besar, maka penguapan dari kain basah lebih banyak dibandingkan kondensasi dan udaranya kering serta kelembapannya rendah.
Mari kita beralih ke tabel yang memungkinkan Anda menentukan karakteristik kelembaban udara.
|
Suhu, |
Tekanan, mm. rt. Seni. |
Kepadatan uap |
Meja 1. Massa jenis dan tekanan uap air jenuh
Mari kita perhatikan sekali lagi bahwa, seperti disebutkan sebelumnya, nilai densitas steam jenuh meningkat seiring dengan suhunya, hal yang sama berlaku untuk tekanan steam jenuh.
Meja 2. Tabel psikometri
Mari kita ingat kembali bahwa kelembaban relatif ditentukan oleh nilai pembacaan bola kering (kolom pertama) dan perbedaan antara pembacaan bola kering dan basah (baris pertama).
Dalam pelajaran hari ini kita belajar tentang karakteristik penting udara - kelembapannya. Seperti yang telah kami katakan, kelembapan menurun pada musim dingin (musim dingin) dan meningkat pada musim hangat (musim panas). Penting untuk dapat mengatur fenomena tersebut, misalnya jika perlu meningkatkan kelembapan, letakkan ruangan di dalamnya waktu musim dingin beberapa reservoir air untuk meningkatkan proses penguapan, namun metode ini hanya akan efektif pada suhu yang sesuai, yaitu lebih tinggi daripada di luar.
Pada pelajaran selanjutnya kita akan melihat apa itu kerja gas dan prinsip pengoperasian mesin pembakaran dalam.
Referensi
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fisika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fisika 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fisika 8. - M.: Pencerahan.
- Portal internet “dic.academic.ru” ()
- Portal internet “baroma.ru” ()
- Portal internet “femto.com.ua” ()
- Portal internet “youtube.com” ()
Pekerjaan rumah
Atmosfer bumi mengandung sekitar 14 ribu km3 uap air. Air memasuki atmosfer sebagai akibat penguapan dari permukaan di bawahnya. Di atmosfer, uap air mengembun, bergerak mengikuti arus udara dan turun kembali dalam bentuk berbagai curah hujan di permukaan bumi, sehingga menyelesaikan siklus air yang konstan. Siklus air dimungkinkan karena kemampuan air untuk berada dalam tiga wujud (cair, padat, gas (uap)) dan mudah berpindah dari satu wujud ke wujud lainnya. Sirkulasi kelembapan adalah salah satu siklus pembentukan iklim yang paling penting.
Untuk mengukur kandungan uap air di atmosfer, digunakan berbagai karakteristik kelembaban udara. Ciri utama kelembaban udara adalah tekanan uap air dan kelembaban relatif.
Elastisitas(sebenarnya) uap air(e) – tekanan uap air di atmosfer dinyatakan dalam mmHg. atau dalam milibar (mb). Secara numerik hampir sama dengan kelembaban absolut (kandungan uap air di udara dalam g/m3), itulah sebabnya elastisitas sering disebut kelembaban absolut. Elastisitas saturasi(elastisitas maksimum) (E) – batas kandungan uap air di udara pada suhu tertentu. Nilai elastisitas saturasi bergantung pada suhu udara; semakin tinggi suhu, semakin banyak uap air yang dapat dikandungnya.
Ketergantungan elastisitas maksimum pada suhu.
|
Suhu (sekitar C) |
|||||||
|
E (mm.Hg) |
Jika udara mengandung lebih sedikit uap air daripada yang dibutuhkan untuk menjenuhkannya pada suhu tertentu, Anda dapat menentukan seberapa dekat udara tersebut dengan keadaan jenuhnya. Untuk melakukan ini, hitung kelembaban relatif.
Kelembaban relatif(r) – rasio tekanan uap air aktual terhadap tekanan saturasi, dinyatakan dalam persentase:
Distribusi rata-rata kelembaban relatif bulanan pada bulan Juli (%) (menurut S.G. Lyubushkina dan lain-lain).
Distribusi rata-rata kelembaban relatif bulanan pada bulan Januari (%) (menurut S.G. Lyubushkina dan lain-lain).
Pada saturasi e = E, r = 100%.
Ada yang lain karakteristik penting kelembaban, seperti defisit kelembaban dan titik embun.
Kekurangan kelembaban(D) – perbedaan antara elastisitas saturasi dan elastisitas sebenarnya:
Titik embunτº adalah suhu di mana uap air yang terkandung di udara dapat menjenuhkannya. Misalnya udara pada suhu 27ºC memiliki e = 27,4 mb. Ini akan jenuh pada suhu 20ºС, yang akan menjadi titik embun.
Literatur
- Zubaschenko E.M. Geografi fisik regional. Iklim Bumi: manual pendidikan dan metodologi. Bagian 1. / E.M. Zubaschenko, V.I. Shmykov, A.Ya. Nemykin, N.V. Poliakova. – Voronezh: VSPU, 2007. – 183 hal.
