Wilgoć nadaje im te cechy. Wilgotność względna i bezwzględna - co to jest? Przyrządy do oznaczania wilgotności

Aby ilościowo scharakteryzować wilgotność powietrza, stosuje się następujące cechy: ciśnienie pary wodnej, wilgotność bezwzględna, udział masowy pary wodnej, wilgotność względna, deficyt wilgoci, punkt rosy i deficyt punktu rosy.

Ciśnienie pary wodnej ( mi) to ciśnienie cząstkowe pary wodnej zawartej w powietrzu w milimetrach słupa rtęci (mmHg) lub hektopaskalach (hPa). Maksymalne możliwe ciśnienie pary wodnej w danej temperaturze nazywa się elastyczność nasycenia Lub maksymalna elastyczność(mi) . Kiedy elastyczność pary wodnej odpowiada elastyczności nasycenia, powietrze zostaje nasycone parą wodną i proces kondensacji lub sublimacji rozpoczyna się od powstania kropelek wody lub kryształków lodu.

Niedobór wilgoci Lub brak nasycenia(D) – jest to różnica pomiędzy elastycznością nasycenia w danej temperaturze a rzeczywistą elastycznością pary wodnej

D=mi-mi

Wilgotność bezwzględna ( A) jest masą pary wodnej zawartej w gramach

1 m3 powietrza (g/m3). W przypadku przestrzeni nasyconej nazywa się wilgotność bezwzględną

nasycającą parę wodną Lub ekstremalna wilgotność(A) .

Rzeczywista elastyczność i wilgotność bezwzględna są bezpośrednio zależne od

temperatura powierzchni parowania oraz elastyczność nasycenia i maksymalna wilgotność zależą od temperatury powietrza (tabela 2.3).

Tabela 2.3. Zależność elastyczności nasycenia i maksymalnej wilgotności od temperatury powietrza

Zależność pomiędzy ciśnieniem pary wodnej i wilgotnością bezwzględną ma postać:

(mi- mmHg), (2,13)

A=0,8 mi

(mi- hPa), (2,14)

Współczynnik rozszerzalności objętościowej powietrza;

T− temperatura powietrza w °C.

Udział masowy pary wodnej ( S) - ilość pary wodnej w gramach na

1 kilogram wilgotnego powietrza (g/kg). Jest ono powiązane z ciśnieniem pary wodnej zależnością:

Gdzie: R- ciśnienie powietrza w uchu.

S=622 mi , (2.15)

Do niedawna tę cechę nazywano specyficzna wilgotność . Jeśli nie nastąpi kondensacja pary wodnej lub dodatkowe parowanie, wówczas udział masowy pary wodnej nie zmienia się podczas ogrzewania, chłodzenia, sprężania i rozszerzania powietrza.

Wilgotność względna ( F) to stosunek ilości pary wodnej faktycznie zawartej w powietrzu do maksymalnej możliwej w danej temperaturze, wyrażony w procentach.

F=A 100% , (2.16)

F= 100% , (2.17)

Wilgotność względna charakteryzuje stopień nasycenia powietrza parą wodną w danej temperaturze. Jest ona odwrotnie proporcjonalna do temperatury powietrza.

Punkt rosy(td) - jest to temperatura, do której należy schłodzić powietrze, aby zawarta w nim para wodna, przy stałych wartościach ciśnienia i udziału masowego pary wodnej (wilgotności właściwej), osiągnęła stan nasycenia. Gdy temperatura powietrza jest równa punktowi rosy, wilgotność względna wynosi 100% ( t = td, F= 100%). Punkt rosy jest zawsze niższy lub równy temperaturze powietrza. Na mapach pogodowych punkt rosy wykreśla się w stopniach Celsjusza z dokładnością do dziesiątych w następujący sposób:

Td Td Td 125

td= 12,5°C

td= -2,8°C

Deficyt punktu rosy ( ∆td) to różnica między temperaturą powietrza a punktem rosy.

∆td = t- td(2.18)

Deficyt punktu rosy pokazuje, o ile stopni należy schłodzić powietrze, aby zawarta w nim para wodna osiągnęła stan nasycenia. Z wystarczającą dokładnością możemy założyć, że kiedy ∆td£ 4°C, powietrze jest wilgotne, a temp ∆td> 4°C - sucho.

Często z ekranów telewizorów lub z głośników radiowych słyszymy o ciśnieniu i wilgotności powietrza. Ale niewiele osób wie, od czego zależą ich wskaźniki i jak pewne wartości wpływają na ludzkie ciało.

Środki i metody oznaczania

Do określenia nasycenia powietrza parą wodną stosuje się specjalne przyrządy: psychrometry i areometry. Psychrometr Augusta to słupek z dwoma termometrami: mokrym i suchym.

Pierwszą z nich owija się w tkaninę namoczoną w wodzie, która w wyniku odparowania schładza jego ciało. Na podstawie odczytów tych termometrów wilgotność względną powietrza określa się z tabel. Istnieje wiele różnych areometrów, ich działanie może opierać się na wadze, folii, elektrycznym lub włosowym, a także na szeregu innych zasadach działania. W ostatnie lata Popularność zyskują zintegrowane czujniki pomiarowe. Do sprawdzania dokładności służą hydrostaty.

W tę lekcję pojęcie absolutu i wilgotność względna powietrze, omówione zostaną pojęcia i wielkości związane z tymi pojęciami: para nasycona, punkt rosy, przyrządy do pomiaru wilgotności. Na lekcji zapoznamy się z tablicami gęstości i prężności pary nasyconej oraz tablicą psychrometryczną.

Dla ludzi ilość wilgoci jest bardzo duża ważny parametr środowisko, ponieważ nasz organizm bardzo aktywnie reaguje na jego zmiany. Na przykład mechanizm regulacji funkcjonowania organizmu, jakim jest pocenie się, jest bezpośrednio powiązany z temperaturą i wilgotnością otoczenia. Przy dużej wilgotności procesy parowania wilgoci z powierzchni skóry są praktycznie kompensowane procesami jej kondensacji i odprowadzanie ciepła z organizmu zostaje zakłócone, co prowadzi do zaburzeń termoregulacji. Przy niskiej wilgotności procesy parowania wilgoci przeważają nad procesami kondensacji i organizm traci zbyt dużo płynów, co może prowadzić do odwodnienia.

Ilość wilgoci jest ważna nie tylko dla człowieka i innych organizmów żywych, ale także dla przepływu procesy technologiczne. Na przykład z powodu znana własność prowadzić wodę prąd elektryczny jego zawartość w powietrzu może poważnie wpłynąć na prawidłowe działanie większości urządzeń elektrycznych.

Ponadto istnieje koncepcja wilgotności najważniejszym kryterium ocenianie warunków pogodowych, które każdy zna z prognoz pogody. Warto zauważyć, że jeśli porównamy wilgotność w różnych porach roku, to u nas zwykle warunki klimatyczne, wówczas jest ona wyższa latem, a niższa zimą, co wiąże się w szczególności z intensywnością procesów parowania w różnych temperaturach.

Główne cechy wilgotne powietrze Czy:

gęstość pary wodnej w powietrzu;
wilgotność względna powietrza.

Powietrze jest gazem złożonym i zawiera wiele różnych gazów, w tym parę wodną. Aby oszacować jej ilość w powietrzu, należy określić, jaką masę ma para wodna w określonej przydzielonej objętości - wartość tę charakteryzuje gęstość. Nazywa się gęstość pary wodnej w powietrzu wilgotność absolutna.

Definicja.Bezwzględna wilgotność powietrza- ilość wilgoci zawartej w jednym metrze sześciennym powietrza.

Oznaczeniewilgotność absolutna: (jak zwykle oznacza gęstość).

Jednostki miarywilgotność absolutna: (w SI) lub (dla wygody pomiaru małych ilości pary wodnej w powietrzu).

Formuła obliczenia wilgotność absolutna:

Oznaczenia:

Masa pary (wody) w powietrzu, kg (w SI) lub g;

Objętość powietrza zawierająca wskazaną masę pary wynosi .

Z jednej strony bezwzględna wilgotność powietrza jest wartością zrozumiałą i wygodną, ponieważ daje wyobrażenie o określonej zawartości wody w powietrzu w masie; z drugiej strony jest to wartość niewygodna z punktu widzenia podatności wilgoci przez organizmy żywe. Okazuje się, że człowiek nie odczuwa masowej zawartości wody w powietrzu, ale właśnie jej zawartość w stosunku do maksymalnej możliwej wartości.

Aby opisać takie postrzeganie, wprowadzono następującą wielkość: wilgotność względna.

Definicja.Wilgotność względna– wartość wskazująca, jak daleko para znajduje się od nasycenia.

Oznacza to, że wartość wilgotności względnej, w prostych słowach, pokazuje, co następuje: jeśli para jest daleka od nasycenia, wilgotność jest niska, jeśli jest blisko, jest wysoka.

Oznaczeniewilgotność względna: .

Jednostki miarywilgotność względna: %.

Formuła obliczenia wilgotność względna:

Oznaczenia:

Gęstość pary wodnej (wilgotność bezwzględna) (w SI) lub ;

Gęstość nasyconej pary wodnej w danej temperaturze (w SI) lub.

Jak widać ze wzoru, obejmuje ona wilgotność bezwzględną, którą już znamy, oraz gęstość pary nasyconej w tej samej temperaturze. Powstaje pytanie: jak wyznaczyć tę drugą wartość? Są do tego specjalne urządzenia. Rozważymy kondensacjahigrometr(Rys. 4) - urządzenie służące do określenia punktu rosy.

Definicja.Punkt rosy- temperatura, w której para ulega nasyceniu.

Ryż. 4. Higrometr kondensacyjny ()

Do pojemnika urządzenia wlewa się łatwo parującą ciecz, np. eter, wkłada się termometr (6) i za pomocą gruszki (5) przepompowuje się przez pojemnik powietrze. W wyniku wzmożonej cyrkulacji powietrza rozpoczyna się intensywne parowanie eteru, w wyniku czego temperatura pojemnika spada, a na lustrze (4) pojawia się rosa (kropelki skondensowanej pary). W momencie pojawienia się na lustrze rosy, za pomocą termometru mierzy się temperaturę; jest to temperatura punktu rosy.

Co zrobić z uzyskaną wartością temperatury (punktu rosy)? Istnieje specjalna tabela, w której wprowadzane są dane - jaka gęstość nasyconej pary wodnej odpowiada każdemu konkretnemu punktowi rosy. Należy to odnotować przydatny fakt, że wraz ze wzrostem punktu rosy wzrasta również wartość odpowiedniej gęstości pary nasyconej. Innymi słowy, im cieplejsze powietrze, tym więcej może zawierać wilgoć i odwrotnie, im zimniejsze powietrze, tym niższa jest w nim maksymalna zawartość pary.

Rozważmy teraz zasadę działania innych typów higrometrów, urządzeń do pomiaru charakterystyki wilgotności (od greckiego hygros - „mokry” i metreo - „mierzę”).

Higrometr do włosów(ryc. 5) – urządzenie do pomiaru wilgotności względnej, w którym elementem aktywnym są włosy, np. ludzkie.

Działanie higrometru do włosów opiera się na właściwości odtłuszczonego włosa, polegającego na zmianie jego długości pod wpływem zmian wilgotności powietrza (wraz ze wzrostem wilgotności długość włosa wzrasta, wraz ze zmniejszaniem się), co pozwala na pomiar wilgotności względnej. Włosy są naciągnięte na metalową ramę. Zmiana długości włosów przekazywana jest na strzałkę poruszającą się po skali. Należy pamiętać, że higrometr do włosów nie daje dokładne wartości wilgotność względną i jest używany głównie do celów domowych.

Wygodniejszym i dokładniejszym urządzeniem do pomiaru wilgotności względnej jest psychrometr (od starożytnego greckiego ψυχρός - „zimny”) (ryc. 6).

Psychrometr składa się z dwóch termometrów umieszczonych na wspólnej skali. Jeden z termometrów nazywany jest termometrem mokrym, ponieważ owinięty jest tkaniną batystową, którą zanurza się w zbiorniku z wodą znajdującym się z tyłu urządzenia. Z mokrej tkaniny paruje woda, co prowadzi do ochłodzenia termometru, proces obniżania jego temperatury trwa aż do osiągnięcia etapu, w którym para w pobliżu mokrej tkaniny osiągnie stan nasycenia i termometr zacznie wskazywać temperaturę punktu rosy. Zatem termometr z mokrym termometrem pokazuje temperaturę mniejszą lub równą rzeczywistej temperaturze otoczenia. Drugi termometr nazywany jest termometrem suchym i pokazuje rzeczywistą temperaturę.

Na korpusie urządzenia z reguły znajduje się także tzw. tablica psychrometryczna (tabela 2). Korzystając z tej tabeli, można określić wilgotność względną otaczającego powietrza na podstawie wartości temperatury wskazywanej przez termometr suchy oraz na podstawie różnicy temperatur pomiędzy termometrem suchym i mokrym.

Jednak nawet bez takiego stołu można w przybliżeniu określić ilość wilgoci, stosując następującą zasadę. Jeśli wskazania obu termometrów są blisko siebie, wówczas parowanie wody z wilgotnego jest prawie całkowicie kompensowane przez kondensację, czyli wilgotność powietrza jest wysoka. Jeśli natomiast różnica wskazań termometru jest duża, wówczas parowanie z mokrej tkaniny przeważa nad kondensacją, a powietrze jest suche, a wilgotność niska.

Przejdźmy do tabel, które pozwalają określić charakterystykę wilgotności powietrza.

Temperatura,	Ciśnienie, mm. rt. Sztuka.	Gęstość pary

Tabela 1. Gęstość i ciśnienie nasyconej pary wodnej

Jeszcze raz zauważmy, że jak już wspomnieliśmy, wartość gęstości pary nasyconej rośnie wraz z jej temperaturą, to samo dotyczy ciśnienia pary nasyconej.

Tabela 2. Tabela psychometryczna

Przypomnijmy, że wilgotność względną określa się na podstawie wartości wskazań termometru suchego (pierwsza kolumna) oraz różnicy pomiędzy odczytami suchego i mokrego (pierwszy rząd).

Na dzisiejszej lekcji poznaliśmy ważną cechę powietrza - jego wilgotność. Jak już powiedzieliśmy, wilgotność spada w porze zimnej (zima) i wzrasta w porze ciepłej (lato). Ważne jest, aby móc regulować te zjawiska, np. w przypadku konieczności zwiększenia wilgotności należy umieścić pomieszczenie w pomieszczeniu czas zimowy kilka zbiorników wody w celu usprawnienia procesów parowania, jednak metoda ta będzie skuteczna tylko przy odpowiedniej temperaturze, która jest wyższa niż na zewnątrz.

W następnej lekcji przyjrzymy się, czym jest praca na gazie i zasada działania silnika spalinowego.

Referencje

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / wyd. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizyka 8. - M.: Mnemosyne.
Peryszkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizyka 8. - M.: Oświecenie.

Portal internetowy „dic.academic.ru” ()
Portal internetowy „baroma.ru” ()
Portal internetowy „femto.com.ua” ()
Portal internetowy „youtube.com” ()

Praca domowa

Atmosfera ziemska zawiera około 14 tys. km 3 pary wodnej. Woda przedostaje się do atmosfery w wyniku parowania z podłoża. W atmosferze wilgoć skrapla się, przemieszcza się wraz z prądami powietrza i ponownie opada w postaci różnych opadów na powierzchnię Ziemi, kończąc w ten sposób stały obieg wody. Obieg wody jest możliwy dzięki zdolności wody do przebywania w trzech stanach (ciekły, stały, gazowy (para)) i łatwego przemieszczania się z jednego stanu do drugiego. Cyrkulacja wilgoci jest jednym z najważniejszych cykli kształtowania się klimatu.

Do ilościowego określenia zawartości pary wodnej w atmosferze stosuje się różne charakterystyki wilgotności powietrza. Głównymi cechami wilgotności powietrza są ciśnienie pary wodnej i wilgotność względna.

Elastyczność(rzeczywisty) para wodna(e) – ciśnienie pary wodnej w atmosferze wyraża się w mmHg. lub w milibarach (mb). Liczbowo pokrywa się ona niemal z wilgotnością bezwzględną (zawartość pary wodnej w powietrzu w g/m3), dlatego elastyczność często nazywana jest wilgotnością bezwzględną. Elastyczność nasycenia(maksymalna elastyczność) (E) – granica zawartości pary wodnej w powietrzu w danej temperaturze. Wartość elastyczności nasycenia zależy od temperatury powietrza; im wyższa jest temperatura, tym więcej pary wodnej może ono zawierać.

Zależność maksymalnej sprężystości od temperatury.

Temperatura (około C)
E (mmHg)

Jeśli powietrze zawiera mniej pary wodnej niż potrzeba do nasycenia go w danej temperaturze, można określić, jak blisko jest ono do stanu nasycenia. Aby to zrobić, oblicz wilgotność względną.

Wilgotność względna(r) – stosunek rzeczywistego ciśnienia pary wodnej do ciśnienia nasycenia, wyrażony w procentach:

Rozkład średniej miesięcznej wilgotności względnej w lipcu (%) (wg S.G. Lyubushkina i innych).

Rozkład średniej miesięcznej wilgotności względnej w styczniu (%) (wg S.G. Lyubushkina i innych).

Przy nasyceniu e = E, r = 100%.

Są inni ważne cechy wilgotność, np. deficyt wilgoci i punkt rosy.

Niedobór wilgoci(D) – różnica pomiędzy elastycznością nasycenia a elastycznością rzeczywistą:

Punkt rosyτ° to temperatura, w której para wodna zawarta w powietrzu może je nasycić. Przykładowo powietrze o temperaturze 27°C ma e = 27,4 mb. Zostanie nasycony w temperaturze 20 ° C, która będzie punktem rosy.

Literatura

Zubaschenko E.M. Regionalna geografia fizyczna. Klimaty Ziemi: podręcznik edukacyjno-metodyczny. Część 1. / E.M. Zubaszczenko, V.I. Szmykow, A.Ya. Nemykin, N.V. Polakowa. – Woroneż: VSPU, 2007. – 183 s.

Być może zainteresują Cię poniższe materiały