Как найти количество водяного пара в воздухе

Содержание:

1. Водяной пар в атмосфере
2. Понятие о влажности воздуха
3. Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы
4. Приборы для определения влажности воздуха
5. Понятие об атмосферах планет

Водяной пар — вода, содержащаяся в атмосфере в газообразном состоянии. Количество водяного пара в воздухе сильно меняется; наибольшее его содержание – до 4 %. Водяной пар невидим; то, что называют паром в быту (пар от дыхания на холодном воздухе, пар от кипения воды и т. п.), – это результат конденсации водяного пара, как и туман.

На странице -> решение задач по физике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам физики.

Водяной пар в атмосфере

Водяной пар – это вода в газообразном состоянии, которая сохраняет свои свойства, но приобретает также свойства газа. Его количество определяет важнейшую для состояния атмосферы характеристику – влажность воздуха.

Понятие о влажности воздуха

Поскольку с поверхностей океанов, морей, озер и рек происходит непрерывное испарение вода, в атмосфере Земли всегда содержится водяной пар. Оказывается, что в течение года в атмосферу Земли испаряется около 4,25 ^. 10¹⁴ т воды и около 1/4 этой вода выпадает в виде осадков на сушу. Конечно, количество водяных паров в воздухе не везде одинаково. Вблизи морей и океанов воздух более влажный, чем в глубине материков. Величина, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы Земли, называется влажностью воздуха.

Степень влажности воздуха имеет большое влияние на многие процессы, протекающие на Земле, например на развитие флоры и фауны. Существенное влияние оказывает влажность на урожай сельскохозяйственных культур, на продуктивность животноводства. Важную роль играет влажность воздуха и во многих отраслях современной техники, например в процессах сушки изделий, при хранении готовых изделий, а также в книгохранилищах, музеях и т. д. Следовательно, измерение и регулирование влажности имеет большое практическое значение.

Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы

Для количественной оценки влажности воздуха используют абсолютную и относительную влажность воздуха.

Абсолютную влажность воздуха измеряют плотностью водяного пара , находящегося в воздухе, или его давлением .

Более ясное представление о степени влажности воздуха дает относительная влажность В. Относительную влажность воздуха измеряют числом, показывающим, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности водяного пара , нужной для насыщения воздуха при имеющейся у него температуре:

Относительную влажность можно определить и по давлению паров, так как практически давление пара пропорционально его плотности. Поэтому В можно определить и так: относительная влажность измеряется числом, показывающим, сколько процентов составляет абсолютная влажность от давления водяного пара , насыщающего воздух при имеющейся у него температуре-.

Таким образом, относительная влажность определяется не только абсолютной влажностью, но и температурой воздуха. При вычислении относительной влажности значения  или надо брать из таблиц (см. табл. 9.1).

Выясним, как изменение температуры воздуха может отражаться на его влажности. Пусть абсолютная влажность воздуха равна 0,0094 кг/м³ при 22°С. Так как плотность насыщающего водяного пара р„ при 22°С равна 0,0194 кг/м³ (табл. 9.1), то относительная влажность В составляет около 50%.

Допустим теперь, что температура этого воздуха упадет до 10°С, а плотность останется прежней. Тогда относительная влажность воздуха будет 100%, т. е. воздух окажется насыщенным водяными парами. Если же температура понизится до 6°С (например, ночью), то из каждого кубического метра воздуха сконденсируется 0,0094 — 0,0073 = 0,0021 кг водяного пара (выпадет роса).

Температура, при которой воздух в процессе своего охлаждения становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы. В приведенном выше примере точка росы равна 10°С. Отметим, что при известной точке росы абсолютную влажность воздуха можно найти по табл. 9.1, так как она равна плотности насыщающего пара при точке росы. Найдя затем по этой же таблице  для данной температуры воздуха, можно по формуле (9.1) вычислить относительную влажность В.

Напомним, что при отсутствии центров конденсации пар может стать пересыщенным (§8.3). Поэтому чистый воздух может охладиться ниже точки росы, а находящийся в нем пар конденсироваться не будет.

Приборы для определения влажности воздуха

Большинство приборов для определения влажности воздуха называется гигрометрами (от греческого «гигрос» — влажный).

Конденсационный гигрометр состоит из укрепленной на подставке металлической круглой коробочки с отполированной плоской поверхностью (рис. 9.1). В коробочке сверху имеются два отверстия. Через одно из них в коробочку наливают эфир и вставляют термометр, а другое отверстие соединяют с нагнетающим насосом или с резиновой грушей. Действие конденсационного гигрометра основано на определении точки росы, по которой с помощью таблиц находят абсолютную влажность (§ 9.2).

Эфир быстро испаряется при продувании через него воздуха, коробочка охлаждается, и на ее поверхности появляется роса. Полированная поверхность коробочки при этом тускнеет. Показание термометра в этот момент и определяет точку росы. Чтобы отчетливо уловить момент появления росы, вокруг полированной поверхности укрепляют блестящее металлическое кольцо, изолированное от коробочки плохим проводником тепла. Потускнение поверхности коробочки на фоне блестящего кольца отчетливо видно.

Волосяной гигрометр состоит из обезжиренного человеческого волоса, один конец которого закреплен на стойке, а другой перекинут через небольшой блок (рис. 9.2). Для сохранения постоянного натяжения волоса к его свободному концу прикрепляют небольшой грузик. Действие этого гигрометра основано на том, что во влажном воздухе волос удлиняется, а в сухом — укорачивается (таким же свойством обладает тонкая капроновая нить, которая часто используется вместо волоса). При изменении относительной влажности воздуха стрелка гигрометра перемещается по его шкале, которая градуируется по эталонному прибору.

Психрометр (от греческого «психриа» — холод) сделан из двух одинаковых термометров. Один термометр называется сухим, так как его шарик находится прямо в воздухе, а другой — влажным (рис. 9.3). Шарик влажного термометра обвязан кисеей, конец которой погружен в ванночку с водой. Поскольку с кисеи испаряется вода, шарик термометра охлаждается. Поэтому влажный термометр показывает более ~ низкую температуру, чем сухой. Разность показаний этих термометров тем больше, чем суше воздух. Заметив показания термометров, по специальным таблицам, которые прилагаются к психрометру, находят относительную влажность воздуха. (Подумайте, в каком случае оба термометра будут показывать одинаковую температуру.)

Понятие об атмосферах планет

Земля окружена атмосферой — слоем воздуха, который удерживается у поверхности Земли силами притяжения. Земная атмосфера представляет собой смесь азота (78%), кислорода (21%) и небольшого количества углекислого газа, водяных паров и других газов.

Атмосфера играет очень важную роль в тепловом балансе Земли. Она хорошо пропускает солнечные лучи видимого света. Поглощая их, поверхность Земли нагревается и испускает тепловые лучи.

Однако водяные пары атмосферы и углекислый газ сильно поглощают тепловые лучи, предохраняя Землю от остывания. Таким образом, атмосфера создает парниковый эффект и уменьшает суточные и сезонные колебания температуры.

Давление и плотность атмосферы быстро уменьшаются с высотой: на высоте 8 км атмосферное давление примерно в три раза меньше, чем на уровне моря. На больших высотах изменяется и состав атмосферы — увеличивается содержание более легких газов, таких, как гелий, водород. (Подумайте, почему.)

Атмосфера на других планетах сильно отличается от земной. Наиболее хорошо изучена атмосфера планет земной группы — Венеры и Марса. Еще М. В. Ломоносов, наблюдая Венеру на фоне Солнца, установил, что она окружена мощной атмосферой. Исследования, проведенные автоматическими межпланетными станциями, позволили установить, что атмосфера Венеры состоит из углекислого газа (~97%) и содержит небольшое количество водяных паров, азота и других газов. Поверхность Венеры постоянно окутана сплошным облачным покровом. Атмосферное давление на поверхности Венеры составляет около 100 атм. Ясно, что такой состав атмосферы и ее высокая плотность значительно усиливают парниковый эффект. Поэтому температура на поверхности Венеры очень высока — около 500°С.

Атмосфера Марса (который примерно в 9 раз по массе меньше Земли) также состоит в основном из углекислого газа (95%), но в 200 раз более разреженная, чем земная, и очень сухая. Поэтому суточные колебания температуры на поверхности Марса превышают 100°С (на экваторе днем +З0°С, а ночью —100°С). Средняя температура на Марсе заметно ниже земной, так как Марс расположен от Солнца дальше, чем наша планета.

Планеты-гиганты значительно отличаются по своей природе от планет земной группы. Они по массе в десятки раз больше Земли *) и окружены очень мощными и протяженными атмосферами, состоящими из водорода, его соединений (аммиак, метан и др.) и гелия.

Услуги по физике:

1. Заказать физику
2. Заказать контрольную работу по физике
3. Помощь по физике

Лекции по физике:

1. Физические величины и их измерение
2. Основные законы механики
3. Прямолинейное равномерное движение
4. Прямолинейное равнопеременное движение
5. Сила
6. Масса
7. Взаимодействия тел
8. Механическая энергия
9. Импульс
10. Вращение твердого тела
11. Криволинейное движение тел
12. Колебания
13. Колебания и волны
14. Механические колебания и волны
15. Бегущая волна
16. Стоячие волны
17. Акустика
18. Звук
19. Звук и ультразвук
20. Движение жидкости и газа
21. Молекулярно-кинетическая теория
22. Молекулярно-кинетическая теория строения вещества
23. Молекулярно – кинетическая теория газообразного состояния вещества
24. Теплота и работа
25. Температура и теплота
26. Термодинамические процессы
27. Идеальный газ
28. Уравнение состояния идеального газа
29. Изменение внутренней энергии
30. Переход вещества из жидкого состояния в газообразное и обратно
31. Кипение, свойства паров, критическое состояние вещества
32. Плавление и кристаллизация
33. Тепловое расширение тел
34. Энтропия
35. Процессы перехода из одного агрегатного состояния в другое
36. Тепловое расширение твердых и жидких тел
37. Свойства газов
38. Свойства жидкостей
39. Свойства твёрдых тел
40. Изменение агрегатного состояния вещества
41. Тепловые двигатели
42. Электрическое поле
43. Постоянный ток
44. Переменный ток
45. Магнитное поле
46. Электромагнитное поле
47. Электромагнитное излучение
48. Электрический заряд (Закон Кулона)
49. Электрический ток в металлах
50. Электрический ток в электролитах
51. Электрический ток в газах и в вакууме
52. Электрический ток в полупроводниках
53. Электромагнитная индукция
54. Работа, мощность и тепловое действие электрического тока
55. Термоэлектрические явления
56. Распространение электромагнитных волн
57. Интерференционные явления
58. Рассеяние
59. Дифракция рентгеновских лучей на кристалле
60. Двойное лучепреломление
61. Магнитное поле и электромагнитная индукция
62. Электромагнитные колебания и волны
63. Природа света
64. Распространение света
65. Отражение и преломление света
66. Оптические приборы и зрение
67. Волновые свойства света
68. Действия света
69. Линзы и получение изображений с помощью линз
70. Оптические приборы и глаз
71. Фотометрия
72. Излучение и спектры
73. Квантовые свойства излучения
74. Специальная теория относительности в физике
75. Теория относительности
76. Квантовая теория и природа поля
77. Строение и свойства вещества
78. Физика атомного ядра
79. Строение атома

Многие слышали термин относительная влажность по прогнозам погоды, там диктор всегда сообщает применительно к определенной местности наличие в воздухе некоего ограниченного параметрами температуры количества воды. Есть такой термин как влагоемкость воздуха, она говорит нам чем теплее воздух, тем больше воды он может вместить. При нулевой температуре 0°С кубометр воздуха может содержать меньше 5 гр/м3, а при комнатной температуре в 25°С в нем может содержаться до 20 грамм. Есть формула рассчета относительной влажности воздуха

Также относительную влажность можно измерить в полевых условиях опытным путем с помощью двух термометров и психрометрической таблицы . Устанавливаете 2 термометра, на один накручиваете влажный бинт или ткань, смотрите показания и ищите пересечение показаний сухого и мокрого термометра по таблице.

По существу вопроса будет полезна таблица из которой можно узнать фактическое кол-во воды при различных температурах. Горизонталь показывает температуру, а первый столбец -значение абсолютной влажности воздуха — максимум воды в 1 куб. м воздуха. При увеличении насыщенности влагой воздуха (превышения значения)он превратится в туман. Если температура предмета ниже, чем температура воздуха, то этот туман превратится на этих предметах в конденсат (росу).

Посмотрите на таблицу и вычислите нужные вам значения.

Содержание:

Влажность воздуха:

В ежедневных сводках погоды наряду со значениями температуры воздуха и атмосферного давления, как правило, называют значение относительной влажности воздуха. Почему влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека?

Влажность воздуха

Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются его абсолютная и относительная влажности.

Абсолютная влажность

Обычно абсолютную влажность выражают в граммах на кубический метр 

Поскольку атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов (азот, кислород, углекислый газ и др.) и водяного пара, то атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонентов сухого воздуха и водяного пара. Используя уравнение Клапейрона—Менделеева, плотность пара можно определить через его парциальное давление

где — молярная масса воды; Т — температура воздуха.

Зная только плотность пара, нельзя судить о степени влажности воздуха. Ведь при одном и том же значении плотности пар может быть как близок к насыщению, так и далёк от него. Оказывается, чем ниже температура, тем ближе пар к насыщению. А ведь именно от этого зависит интенсивность испарения воды п потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят вторую характеристику влажности воздуха — относительную влажность, которая показывает, насколько водяной пар при данной температуре далёк от насыщения.

Относительная влажность  воздуха — физическая величина, равная отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре.

Обычно относительную влажность выражают в процентах:

Чем ниже относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода. При относительной влажности воздуха водяной пар становится насыщенным и оказывается в динамическом равновесии со своей жидкостью. В этом случае процессы испарения и конденсации идут с одинаковой скоростью.

Поскольку плотность пара и его парциальное давление связаны соотношением (10.1), то относительную влажность можно определить как отношение парциального давления водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:

Таким образом, относительная влажность зависит не только от абсолютной влажности, но и от температуры воздуха.

Значения давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Давление и плотность насыщенного водяного пара

Когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при той же температуре, говорят, что воздух насыщен водяными парами. Если же плотность водяного пара превышает плотность насыщенного пара, то пар в воздухе считают пересыщенным. Такое состояние является неустойчивым и заканчивается конденсацией.

Давление насыщенного пара уменьшается при понижении температуры (см. табл. 1). Из формулы (10.3) следует, что при одном и том же давлении водяного пара относительная влажность тем выше, чем ниже температура, и при некотором её значении может стать равной 100 %.

Температуру, при которой водяной пар в результате изобарного охлаждения становится насыщенным, называют точкой росы.

При понижении температуры ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Например, днём температура воздуха была а плотность водяного пара Ночью температура понизилась до При этой температуре плотность насыщенного водяного пара Значит, избыток пара сконденсировался и выпал в виде росы. Этот процесс является причиной образования тумана (в воздухе всегда есть пылинки, которые являются центрами конденсации), облаков и дождя. В технике конденсация обычно осуществляется на охлаждаемых поверхностях.

Если относительная влажность меньше 100 %, то точка росы всегда ниже температуры воздуха и тем ниже, чем меньше относительная влажность.

Приборы для измерения влажности

Относительную влажность воздуха обычно измеряют психрометром, состоящим из двух термометров — сухого и влажного (рис. 61). Сухой термометр показывает температуру воздуха.

Резервуар влажного термометра обёрнут тканью, смачиваемой водой. Вода с ткани испаряется, охлаждая при этом термометр. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода и тем сильнее охлаждается влажный термометр. И наоборот — при большой относительной влажности воздуха влажный термометр охлаждается незначительно.

При 100 %-ной относительной влажности вода и её пар находятся в динамическом равновесии и показания обоих термометров совпадают.

Живые организмы и растения весьма восприимчивы к относительной влажности воздуха. При температуре 20—25 °С наиболее благоприятная для человека относительная влажность составляет 40—60 %.

При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи затрудняется, что приводит к нарушению важнейших биологических механизмов регулирования температуры тела.

При низкой влажности происходит интенсивное испарение с поверхности тела и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, лёгких, что приводит к ухудшению самочувствия. При низкой влажности в воздухе дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, что также небезопасно для человека. В случае низкой влажности воздуха интенсивность испарения с листьев увеличивается, и при малом запасе влаги в почве они быстро вянут и засыхают.

Влажность воздуха необходимо учитывать и в различных технологических процессах, таких, например, как сушка и хранение готовых изделий. Стальные изделия при высокой влажности быстро ржавеют. Сохранение произведений искусства и книг также требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Большое значение имеет влажность в метеорологии для предсказания погоды. Если воздух у поверхности Земли охлаждается ниже точки росы, то могут образовываться туман, роса или иней.

Пример решения задачи

Температура воздуха в комнате а его относительная влажность  На улице температура и относительная влажность воздуха соответственно. Каким будет направление движения водяных паров, если открыть форточку: с улицы в комнату пли из комнаты на улицу?

Решение. При температуре воздуха давление насыщенных паров а при температуре (см. таблицу 1 § 10). Тогда давление водяного пара в комнате

а на улице

следовательно, пар выходит из комнаты на улицу.

Ответ: пар выходит из комнаты на улицу.

Пример №2

Вечером при температуре относительная влажность воздуха Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до

Решение. Для того чтобы узнать, выпадет ли роса при понижении температуры воздуха до необходимо сравнить плотность (давление) насыщенного пара при этой температуре с плотностью (парциальным давлением) пара при температуре

При температуре плотность насыщенного водяного пара

(см. таблицу 1 $10). Плотность водяного пара, содержащегося в воздухе при температуре можно определить, воспользовавшись формулой

где (см. таблицу 1 §10):

Поскольку то имеющегося в воздухе количества водяного пара недостаточно для насыщения, роса не выпадет.

Ответ: роса не выпадет.

Влажность воздуха и точка росы

Влажный воздух — это воздух, в составе которого имеется водяной пар. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются абсолютная и относительная влажность.

Абсолютная влажность – это физическая величина, равная плотности водяного пара в воздухе в данных условиях.

Абсолютную влажность (плотность водяного пара в воздухе) можно выразить через парциальное давление водяного пара на основании уравнения Менделеева-Клапейрона:

Где — плотность водяного пара в воздухе – абсолютная влажность,  – молярная масса воды,  — температура воздуха,  — парциальное давление пара,  — универсальная газовая постоянная. Обычно абсолютная влажность измеряется в 

Однако невозможно определить, в каком состоянии находится пар, насколько он отличается от насыщенного состояния, зная только плотность и парциальное давление водяного пара при данных условиях. Поэтому была введена вторая характеристика степени увлажнения воздуха – относительная влажность.

Относительная влажность — это физическая величина, равная отношению абсолютной влажности воздуха при данной температуре к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре. Относительная влажность выражается в процентах:

Где — плотность насыщенного водяного пара в воздухе,  — относительная влажность воздуха.

Ссылаясь на связь плотности водяного пара в воздухе с его парциальным давлением, из равенства (6.33) относительную влажность можно выразить через давление:

Относительная влажность равна отношению парциального давления водяного пара в воздухе при данной температуре к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре:

Таким образом, относительная влажность определяется не только абсолютной влажностью, но и температурой воздуха. Относительная влажность воздуха измеряется с помощью психрометра и гигрометра.

Если парциальное давление водяного пара в воздухе при данной температуре будет равно давлению насыщенного пара при той же температуре, то состояние водяного пара в воздухе будет насыщенным. Если плотность водяного пара в воздухе при данной температуре больше плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, то в этом случае говорят, что водяной пар в воздухе находится в перенасыщенном состоянии. Такое состояние приводит к конденсации пара.

Температура, при которой в результате изобарного охлаждения водяной пар в воздухе превращается в насыщенный, называется точкой росы. При падении температуры воздуха ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Например, предположим, что температура воздуха днем а плотность водяного пара в воздухе составляет Ночью же температура воздуха плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре  Значит, излишки пара конденсируются, то есть выпадает роса. Этот процесс является причиной возникновения тумана, облаков и дождей.

Определение влажности воздуха

Известно, что человек примерно на 70 % состоит из воды, при этом не все догадываются, что в жизни человека значительную роль играет уровень влажности атмосферы. однако мы интуитивно чувствуем, что обычно влажный воздух полезен для здоровья, поэтому стремимся отдыхать на берегу моря, реки, озера. Выясним, от каких факторов зависит влажность воздуха и как ее можно изменить.

Что такое влажность воздуха

Воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара. Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность — физическая величина, которая характеризует содержание водяного пара в воздухе и численно равна массе водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха:

Единица абсолютной влажности в СИ — килограмм на метр кубический:

Обычно абсолютную влажность приводят в г/м3. В экваториальных широтах она может достигать 30 г/м3, к полюсам Земли снижается до 0,1 г/м3.

Таблица 1

Давление и плотность насыщенного водяного пара

0	0,61	4,8
2	0,71	5,6
4	0,81	6,4
6	0,93	7,3
8	1,07	8,3
10	1,23	9,4
12	1,40	10,7
14	1,60	12,1
16	1,81	13,6
18	2,07	15,4
20	2,33	17,3
22	2,64	19,4
24	2,99	21,8
26	3,36	24,4
28	3,79	27,2
30	4,24 30,3	30,3

Относительная влажность ϕ — физическая величина, которая показывает, насколько водяной пар близок к насыщению, и равна выраженному в процентах отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:

Плотность насыщенного водяного пара () при данной температуре — величина постоянная, поэтому ее заносят в таблицы (табл. 1) или представляют в виде графиков (рис. 32.1). Обратите внимание на два момента.

1. По температуре и относительной влажности легко определить абсолютную влажность и массу водяного пара в воздухе: Например, измерения показали, что в комнате объемом 180 м3 при температуре 22 °С = 50 %. В табл. 1 находим: (22 °C) , =19 4 г/м3. Тогда:
2. Плотность водяного пара прямо пропорциональна его парциальному давлению и концентрации молекул пара , поэтому относительную влажность воздуха можно найти из соотношений:

Точка росы

Анализ графика на рис. 32.1, а показывает, что относительную влажность можно увеличить, увеличив абсолютную влажность, то есть увеличив массу водяного пара в воздухе. Если на кухне долго кипятить воду, то относительная влажность может достигнуть 100 % (точка С графика), а кафель покроется влагой. Относительная влажность также увеличится, если уменьшить температуру воздуха (рис. 32.1, б). При температуре (в точке В) пар становится насыщенным (относительная влажность достигает 100 %). В дальнейшем даже незначительное уменьшение температуры приведет к тому, что избыточный водяной пар будет конденсироваться и выпадать в виде росы или тумана. Так под утро, когда температура воздуха резко уменьшается, на траве выпадает роса, а над поверхностью водоемов появляется туман.

Температуру, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называют точкой росы .

Рис. 32.1. Графики зависимости — плотности насыщенного водяного пара от температуры; — абсолютная влажность

Зная точку росы, можно определить абсолютную и относительную влажности. Например, температура в комнате 24 °С, а стенки сосуда с водой покрываются влагой при температуре воды 16 °С, то есть при этой температуре пар становится насыщенным (t=). Это означает, что (см. табл. 1). Поскольку .

Как измерить влажность воздуха

Приборы для прямого измерения влажности воздуха называют гигрометрами. Наиболее часто употребляемые виды гигрометров — волосяной (волосной) и психрометрический. Принцип действия волосяного гигрометра (рис. 32.2) базируется на свойстве обезжиренного волоса увеличивать свою длину с увеличением влажности воздуха. Зимой волосяной гигрометр является основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещений. Чаще всего используют гигрометр психрометрический — психрометр.

Его действие основано на двух фактах: 1) скорость испарения жидкости тем выше, чем ниже относительная влажность воздуха; 2) жидкость при испарении охлаждается. Психрометр состоит из двух термометров — сухого измеряющего температуру окружающей среды, и влажного — его колба обернута тканью, конец которой опущен в сосуд с водой (рис. 32.3). Вода из ткани испаряется, и влажный термометр показывает более низкую температуру, чем сухой. Чем ниже относительная влажность, тем быстрее испаряется жидкость и тем больше разница показаний сухого и влажного термометров. Относительную влажность определяют с помощью психрометрической таблицы (табл. 2). Например, сухой термометр показывает 15 °С, а влажный 10 °С; разность температур ∆ =t 5 C° . Из табл. 2 видим, что ϕ = 52 %.

Таблица 2

Психрометрическая таблица

Почему нужно следить за влажностью воздуха

Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности 50– 65 %. Для его здоровья вредны как чрезмерно сухой, так и очень влажный воздух. Избыточная влажность способствует размножению различных болезнетворных грибков. В сухом воздухе человек быстро утомляется, у него першит в горле, пересыхают губы, становится сухой кожа и т. п.

Если воздух слишком сухой, то пыль, не связанная влагой, летает по всему помещению, и это особенно опасно для людей, страдающих аллергией. Недостаточная влажность приводит к гибели чувствительных к уровню влажности домашних растений; трещины на предметах из дерева, расстроенные музыкальные инструменты — тоже результат недостаточной влажности воздуха. Влажность воздуха важно учитывать в ткацком, кондитерском и других производствах; при хранении книг и картин; в лечении многих болезней и т. д.

Выводы:

Физические величины, характеризующие влажность воздуха

Абсолютная влажность — плотность водяного пара, содержащегося в воздухе:

Относительная влажность равна выраженному в процентах отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:

• Приборы для измерения влажности называют гигрометрами.
• Температуру, при которой относительная влажность воздуха достигает 100 %, то есть водяной пар в воздухе становится насыщенным, называют точкой росы.

Влага в атмосфере. Абсолютная и относительная влажность.

Влажность воздуха

Вода
в атмосферном воздухе содержится в виде водяного пара. Попадает вода в
атмосферу с помощью испарения с поверхности рек, озёр, почвы, растений, при
извержении вулканов и т. д.

Влажность
воздуха — количество водяного пара в атмосферном воздухе.

Количество водяного
пара в воздухе зависит от источников воды, скорости ветра, характера
поверхности, растительности и температуры воздуха. Тёплый воздух более
разреженный, он может содержать больше водяного пара, чем холодный воздух.

Гигрометр —
прибор для измерения влажности воздуха.

Принцип
действия волосного гигрометра основан на изменении длины человеческого волоса
(в зависимости от влажности), которое фиксируется на шкале прибора.

Действие
волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса
изменять длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять
относительную влажность от 30 до 100 %. Волос слегка натянут на упругую
металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся
по шкале, проградуированной в единицах относительной влажности

Гигрометр
психрометри́ческий — содержащее сухой и смоченный термометры устройство для
косвенного измерения влажности газов, прежде всего воздуха, по понижению
температуры смоченного твёрдого тела — датчика температуры; влажность газа
вычисляют посредством психрометрической формулы по разности температур сухого и
смоченного термометров.

Принцип
действия

Испарение
воды приводит к её охлаждению, тем большему, чем меньше влажность воздуха,
контактирующего с водой. По разнице температур воздуха (называемой в
психрометрии температурой сухого термометра) и поверхностного слоя воды
(называемой температурой влажного термометра, или температурой смоченного
термометра, или температурой мокрого термометра можно определить влажность
воздуха.

Виды влажности воздуха

Теория:

Максимальная
влажность воздуха — наибольшее количество
водяного пара, которое может вместить в себя воздух при данной температуре.

Воздух,
который достиг максимальной влажности, является насыщенным.

Абсолютная
влажность воздуха — фактическое
содержание водяного пара в воздухе.

Абсолютная
влажность воздуха измеряется в г/м³. Например, если абсолютная влажность
равна 8 г/м³, это означает, что в 1 м³
воздуха содержится 8 г
водяного пара.

Относительная
влажность воздуха — отношение абсолютной
влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Так,
если в 1 м³ воздуха содержится 8 г
водяного пара, а при заданной температуре может содержаться 10 г,
то его относительная влажность равна (8:10)⋅100 % =80 %.

Максимум
в годовом изменении влажности выпадает на лето, минимум — на зиму. Это связано
с изменением температуры воздуха: чем выше температура — тем больше водяного
пара может вместить воздух. Относительная влажность имеет обратный
годовой ход: минимум — летом, максимум — зимой.

Абсолютная
влажность увеличивается от полюсов к экватору:
полярные области — около 1 г/м³,
на экваторе — 25–30 г/м³.
Относительная влажность высокая в экваториальных и полярных широтах
— до 90 %. На
экваторе это связано с высоким испарением, а у полюсов — с низкими
температурами. Самая низкая относительная влажность в тропиках над материками
— 30 % и
ниже.

                       Пример решения задач:

При
температуре +5 °С максимальная влажность воздуха может достигать 8 г/м³,
а в действительности содержит 3 г/м³
водяного пара. Определи его относительную влажность (ответ округли до целых).

Ответ:  %.

8-100%

3- х
%

8х=100Х3

8х=300

х=
300:8

х=
37,5% »38% (
относительная влажность)