Что такое влажность воздуха

Влажность воздуха и его свойства

Воздух (атмосферный воздух) – это смесь газов, основными компонентами которого являются азот и кислород, которые в сумме составляют 98-99%. Воздух необходим для существования и жизнедеятельности всех живых организмов.
Федеральный закон N 96-ФЗ от 04.05.1999 «Об охране атмосферного воздуха» трактует понятие «воздуха» следующим образом – «Атмосферный воздух — жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».
Кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы).
В 1754 году шотландский химик и физик Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не простое вещество.
Смесь газов, содержащихся в атмосферном воздухе, без водяного пара и аэрозолей называется сухим воздухом.
Химический состав сухого воздуха представлен в таблице 1:
Таблица 1

  • Температура;
  • Барометрическое давление;
  • Парциальное давление сухого воздуха и водяного пара;
  • Влагосодержание;
  • Относительная влажность;
  • Плотность;
  • Удельная энтальпия.

2. Физические свойства влажного воздуха

2.1. Влажность воздуха

Влажность воздуха — это мера содержания влаги (водяного пара) в воздухе. Чем больше водяного пара в объеме воздуха, тем больше его влажность. При низкой влажности, мера водяного пара в воздухе снижена, и воздух становится сухим. Влажность воздуха на улице и в помещении меняется в зависимости от погодных условий, процессов жизнедеятельности людей, работы технического оборудования, системы отопления, вентиляции и кондиционирования.
Степень сухости и влажности воздуха, находятся в прямой зависимости от того, насколько водяной пар близок к насыщению, иными словами к 100-процентной влажности (т.е. такое состояние воздуха, при котором он полностью насыщен влагой). Если охладить влажный воздух, можно довести находящуюся в нем влагу до такого состояния, что она начинает конденсироваться, т.е. превращаться в воду. Данное явление можно наблюдать при охлаждении воздуха в обычном кондиционере, при охлаждении комнатного воздуха, в кондиционере начинает образовываться конденсат. В природе данное явление наблюдается при возникновении росы ранним утром, после конденсации охладившегося ночного воздуха.
Сам процесс конденсации охлаждаемого воздуха проявляется в появлении капель сконденсировавшейся жидкости – росы. Температура, при которой происходит перенасыщение водяного пара, находящегося в воздухе, т.е. возникновение конденсата, называется точкой росы.

2.2. Виды влажности, абсолютная и относительная влажность

2.3. Давление водяного пара.

Основной характеристикой влажности является парциальное давление водяного пара (давление водяного пара) и относительная влажность.
Водяной пар, как всякий газ, обладает упругостью, иными словами давлением. Давление водяного пара зависит от его плотности (массе в единице объема, кг/м 3 ) и его абсолютной температуре. Оно выражается в тех же единицах, что и давление воздуха и всех его составных частей. В настоящее время в научной литературе обязательным является употребление Международной системы единиц (СИ), в которой основной единицей давления служит паскаль (1 Па = 1 Н/м 2 ; 1 гПа= 102 Па).
Давление водяного пара в состоянии насыщения (т.е. при 100% относительной влажности, когда воздух при определенной температуре, полностью насыщен водяным паром) называют давлением насыщенного водяного пара. В данном состоянии водяной пар имеет максимальное давление, которое возможно при данной температуре. Например, при температуре 0°С давление насыщенного пара составляет 6,1 гПа. Если воздух содержит водяного пара меньше, чем нужно для насыщения его при данной температуре (т.е. достижения его максимального содержания влаги), можно определить, насколько воздух близок к состоянию насыщения.
Таким образом, имея два основных параметра:
e – фактическое давление водяного пара, находящегося в воздухе;
Е — давление насыщенного пара (с максимально возможным содержанием влаги) при данной температуре воздуха,
можно определить относительную влажность воздуха, выраженную в %, по следующей формуле:

Для примера, при температуре 20°С, давление пара, при его полном насыщении воздуха составляет 23,4 гПа. Если, в данный момент времени, фактическое давление водяного пара в воздухе будет составлять, например, 11,7 гПа, то относительная влажность воздуха составит:

Следует также заметить, что чем теплее воздух, тем больше водяного пара может он содержать в состоянии насыщения и, стало быть, тем больше может быть в нем давление водяного пара.

2.4. Влагосодержание

Влагосодержание (d) – это масса водяного пара (выраженная в граммах), приходящаяся на один килограмм сухого воздуха. Единица измеряется — г/кг.

где, mв.п. – масса водяного пара, растворенного в воздухе, г
mc.в. – масса сухого воздуха, кг.

Влажность воздуха

В воздухе всегда содержится водяной пар, даже при отрицательных температурах. Измеряя количество пара, мы будем получать информацию о влажности воздуха.

Чем выше температура, тем больше паров воды сможет удерживать воздух. Конечно, если добавить в воздух этот водяной пар.

Используют два показателя влажности — абсолютную и относительную влажность.

Что такое парциальное давление

Воздух – это смесь газов. Больше всего в нем содержится азота – 78 процентов. Так же, содержится кислород в виде молекул (O_<2>) и (O_<3>) — озона, он составляет 21 процент. Остальные газы, среди них инертные газы и углекислый газ, составляют 1 процент. Давление воздуха складывается из давлений каждого входящего в воздух газа.

Поясним это на простом примере. Рассмотрим емкость, например – обычную трехлитровую стеклянную банку для консервации. Когда в банке нет съестных припасов, ее объем целиком занимает воздух. Давление воздуха в банке будет равно атмосферному давлению. Закупорим банку крышкой. Предположим, у нас имеется возможность отдельно отфильтровать из воздуха каждый газ.

Будем проводить такой опыт:

  1. Вначале измерим давление воздуха в банке.
  2. Затем, откачаем из банки все газы, кроме одного. Этот отдельно взятый газ при той же температуре занимает весь объём, который до этого занимала газовая смесь. С помощью манометра измерим давление, которое создает оставшийся газ. Давление оставшегося газа называется парциальным давлением.
  3. Далее, вернем в банку газы, откачанные ранее.
  4. После этого отфильтруем какой-либо другой газ, оставляя в банке его и, откачивая все остальные газы. Будем измерять манометром парциальное давление оставшегося газа.

Проделав такой опыт несколько раз, мы получим парциальные давления всех газов, из которых состоит воздух.

Примечания:

  • Парциальное от итальянского «парцио» — часть. Имеется ввиду часть чего-то целого.
  • Манометр – прибор для измерения давления (ссылка).
  • Тела в газообразном состоянии занимают весь предложенный им объем. По мере удаления газов, масса вещества в банке будет уменьшаться. Но оставшийся газ будет занимать весь объем банки, создавая давление на ее стенки.

Связь общего давления и парциальных давлений всех газов смеси с помощью математики можно описать так:

(large P_> left(text <Па>right) ) – давление смеси газов (общее давление);

(large P_ <1>left(text <Па>right) ) – парциальное давление первого газа;

(large P_ <2>left(text <Па>right) ) – парциальное давление второго газа;

Каждый газ создает свой вклад в общее давление смеси. Этот вклад называют парциальным давлением газа.

Если сложить парциальные давления всех газов, получим давление воздуха, которое мы измерили в начале эксперимента, перед тем, как начать откачивать газы из банки.

В каких единицах измеряют абсолютную влажность

Каждая молекула имеет массу. Чем больше молекул пара, тем больше масса пара в каждом кубометре воздуха.

Масса в объеме – это плотность. Поэтому, абсолютную влажность указывают с помощью плотности водяного пара.

Плотность пара связана с его парциальным давлением. Чем больше плотность пара, тем больше его парциальное давление. Поэтому, абсолютную влажность можно указывать, так же, с помощью парциального давления водяного пара.

Чем больше молекул пара в каждом кубометре воздуха, тем больше абсолютная влажность.

В каких единицах измеряют относительную влажность

Степень увлажненности воздуха зависит от того, близок или далек водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Если пар близок к насыщению, относительная влажность высокая. А если пар от насыщения далек – относительная влажность низкая.

Относительную влажность принято измерять в процентах, так как относительные величины мы описываем с помощью дроби.

Важно! Измерьте сначала температуру воздуха, а затем измеряйте его относительную влажность!

Примечание: Относительная величина – значит, дробная. Процент – это дробь, у которой в знаменателе находится число 100.

Формула для вычисления относительной влажности воздуха

В числителе – плотность пара, которая имеется в момент измерения.

В знаменателе – максимальная плотность пара, соответствующая имеющейся температуре (то есть, плотность насыщенного пара).

Если плотность пара максимальная – то пар называют насыщенным. Чем выше температура, тем больше максимальная плотность пара.

( large varphi ) – относительная влажность;

(large rho_ <0>left( frac>^<3>>right) ) – измеренная плотность водяного пара в воздухе, т. е. абсолютная влажность;

(large rho_ left( frac>^<3>>right) ) – максимальная плотность водяного пара в воздухе, которая может быть при измеренной температуре, т. е. плотность насыщенного пара;

Иногда формулу удобнее записывать в таком виде:

[large boxed < rho_<0>= varphi cdot rho_ >]

Что такое точка росы

Если охлаждать влажный воздух, то можно довести пар, находящийся в воздухе до насыщения. При этом, можно заметить, как на гладких поверхностях появится роса. Появление росы будет происходить при некоторой температуре. Такую температуру называют точкой росы.

Точка росы – это температура, при которой относительная влажность становится равна 100%. При этой температуре из воздуха конденсируется влага: выпадает роса, идет дождь, или, к примеру, запотевает стекло.

Приборы для измерения влажности

Приборы, с помощью которых можно измерять влажность, называют гигрометрами. Есть несколько типов таких приборов: волосные, конденсационные, психрометрические.

Волосной гигрометр

В волосном гигрометре используют свойство волоса изменять свою длину при изменении влажности. Чем больше влажность воздуха, тем длиннее становится волос. Обычно используют волосок из конской гривы, либо длинный человеческий волос. Один конец волоса закреплен на корпусе прибора, а другой прикрепляется к стрелке (рис. 1). По шкале прибора можно определить относительную влажность воздуха.

Конденсационный гигрометр

Конденсационный гигрометр по точке росы помогает определить абсолютную влажность воздуха.

Сначала определяют точку росы с помощью встроенного в прибор термометра. Затем, по таблице, содержащей плотность и парциальное давление водяного пара при различных температурах, определяют абсолютную влажность воздуха.

При известной температуре воздуха и абсолютной влажности можно дополнительно вычислить относительную влажность воздуха.

Читайте также  Что такое процесс кипения

Устройство конденсационного гигрометра представлено на рисунке 2.

В небольшую металлическую коробку, встроена трубка с грушей и термометр. Передняя тонкая стенка коробки отполирована, чтобы на ней удобнее было наблюдать конденсацию капелек воды. Металлическое кольцо, придающее жесткость тонкой передней стенке, прикреплено через прокладку для теплоизоляции.

Используют прибор так: Наливают в коробку быстро испаряющуюся жидкость (спирт, эфир и т. п.), и продувают грушей воздух через коробку. Тем самым, вызывают быстрое испарение жидкости и понижение температуры в коробке. При этом на полированной передней стенке коробки появляется роса. А термометр позволяет измерить температуру, при которой роса конденсировалась. Появление росы говорит о том, что пар стал насыщенным.

Абсолютную влажность воздуха определяют по таблице, в которой содержится плотность и парциальное давление водяного пара при различных температурах.

Психрометрический гигрометр

Такой прибор для измерения относительной влажности сокращенно называют психрометром. Он состоит из двух одинаковых термометров, закрепленных на держателе (рис. 3). Нижняя часть одного из термометров погружена в небольшую емкость, содержащую несколько миллилитров воды. Обычно на корпус этого прибора наносят психрометрическую таблицу. Благодаря этой таблице, считав показания двух термометров, можно определить относительную влажность воздуха.

Самодельный психрометр

Чтобы изготовить самодельный психрометр, нужно взять два одинаковых бытовых спиртовых термометра.

В нижней части каждого термометра присутствует шарик с жидкостью. Эта жидкость расширяется при возрастании температуры. Излишки жидкости из шарика поднимаются по тонкой трубке, рядом с которой нанесены деления температурной шкалы. Обычно в качестве такой жидкости используют подкрашенный спирт (спиртовой термометр), или ртуть (ртутный термометр).

Шарик одного из термометров нужно обернуть кусочком ваты, или небольшой тряпочкой, смоченной водой комнатной температуры. Этот термометр договоримся называть «влажным».

Со вторым термометром ничего делать не нужно. Этот термометр будем называть «сухим».

Расположим эти термометры неподалеку один от другого. Спустя несколько минут самодельный психрометр будет готов к измерениям влажности.

Нам известно, что температура жидкости уменьшается при испарении (ссылка). Поэтому, показания влажного термометра всегда будут меньше показаний сухого термометра. Чем суше воздух, тем больше будет разница между показаниями термометров. Потому, что в сухом воздухе скорость испарения (ссылка) воды возрастает.

Запишем показания сухого и влажного термометров. Относительную влажность воздуха можно найти с помощью психрометрической таблицы.

Что такое психрометрическая таблица

В психрометрической таблице (рис. 4. и рис. 5) содержатся значения относительной влажности воздуха. Эти значения связаны с показаниями сухого термометра и разностью показаний сухого и мокрого термометров.

Наличие водяного пара в воздухе влияет на скорость испарения. Чем выше температура и чем меньше пара в воздухе, — тем быстрее испаряется вода, — тем больше разница между показаниями сухого и мокрого термометров.

Таблица — зависимость плотности насыщенного пара от температуры

В этой таблице (рис. 6 и рис. 7) содержатся плотность и парциальное давление водяного пара при различных значениях температуры. С помощью такой таблицы, зная абсолютную влажность и температуру воздуха, можно вычислить относительную влажность.

Абсолютную влажность воздуха обычно указывают с помощью плотности водяного пара.

Сказка о маленьком волшебнике и волшебном ведерке

Понятие влажности воздуха легко пояснить с помощью сказки.

В некотором царстве жил да был маленький волшебник. Звали его Воздухом. И было у него волшебное ведерко.

Волшебство заключалось в том, что размеры ведерка зависели от температуры. Чем выше температура, тем больше становилось ведерко, увеличиваясь в размерах.

Примечание: При такой аналогии абсолютная влажность – это количество воды, налитой в ведерко. А относительная влажность – это доля, которую занимает налитая вода по отношению ко всему объему ведерка.

Предположим, что при некоторой температуре объем ведра — 10 литров. Нальем в ведерко 5 литров воды. Это половина ведра, то есть, относительная влажность составит 50%. Так как 5/10 = 0,50 = 50%

Количество налитой воды не изменяем, значит, масса и объем воды не изменяется.

Допустим, температура возросла. Размеры ведерка будут увеличиваться с ростом температуры. Предположим, что ведерко увеличилось настолько, что теперь его объем составляет 15 литров.

Значит, теперь относительная влажность будет равна

Если абсолютная влажность не изменяется, когда температура растет, относительная влажность уменьшается.

Предположим теперь, что температура понизилась. Значит, объем (размеры) ведерка уменьшится. Если, например, объем ведерка уменьшится до 8 литров, то относительная влажность составит

То есть, абсолютная влажность не изменилась, а относительная возросла.

Если абсолютная влажность не изменяется, когда температура падает, относительная влажность растет.

При дальнейшем понижении температуры объем ведерка продолжит уменьшаться. При некоторой температуре может случиться так, что объем уменьшившегося ведерка совпадет с объемом налитой воды.

Предположим, объем ведерка уменьшится до 5 литров. И количество воды в ведерке – так же, равняется 5 литрам. Относительная влажность при этом составит 100%.

Температура, при которой размеры ведерка будут совпадать с количеством налитой воды, называется точкой росы.

Если температура продолжит падать, волшебное ведерко продолжит уменьшаться. Излишки воды при этом будут проливаться. Мы говорим в таких случаях: «выпадают осадки», или «идет дождь».

Примечание: Относительная влажность не может превышать 100%. Когда относительная влажность равна 100%, излишки водяного пара из воздуха конденсируются, при этом выпадают осадки – дождь, или роса.

Для чего контролировать влажность воздуха

Измерять и контролировать уровень влажности воздуха необходимо в самых разнообразных ситуациях:

Влажность воздуха

Относительная влажность — отношение парциального давления паров воды в газе (в первую очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре.

Содержание

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность — количество влаги (в граммах), содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м3. Но в связи с тем, что при определенной температуре воздуха в воздухе может максимально содержаться только определенное количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается) ввели понятие Относительной влажности.

Относи́тельная вла́жность

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

over p^*_<(H_2O)>> times 100% » width=»» height=»» />

где: » width=»» height=»» /> — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха); > » width=»» height=»» /> — парциальное давление паров воды в смеси; > » width=»» height=»» /> — равновесное давление насыщенного пара.

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

Оценка относительной влажности

Относительная влажность водно-воздушной смеси может быть оценена, если известны её температура (T) и температура точки росы (Td). Когда T и Td выражены в градусах Цельсия, тогда истинно выражение:

over > times 100% » width=»» height=»» /> [1]

где парциальное давление водного пара в смеси оценено ep :

> » width=»» height=»» />

и влажное давление пара воды в смеси при температуре оценено es :

> » width=»» height=»» />

Перенасыщенный водяной пар

В отсутствие центров конденсации при снижении температуры возможно образование пересыщенного состояния, т. е. относительная влажность становится более 100 %. В качестве центров конденсации могут выступать ионы или частицы аэрозолей, именно на конденсации пересыщенного пара на ионах, образующихся при прохождении заряженной частицы в таком паре основан принцип действия камеры Вильсона и диффузионных камер: капельки воды, конденсирующиеся на образовавшихся ионах образуют видимый след (трек) заряженной частицы.

Другим примером конденсации перенасыщенного водяного пара являются инверсионные следы самолётов, возникающие при конденсации пересыщенного водяного пара на частицах сажи выхлопа двигателей.

Средства и методы контроля

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

Значение

Относительная влажность воздуха — важный экологический показатель среды. При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдается быстрая утомляемость человека, ухудшение восприятия и памяти. Продукты питания, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Многие технологические процессы возможны только при строгом контроле содержания паров воды в воздухе производственного помещения.

Влажность воздуха в помещении можно изменять.

Для повышения влажности применяются увлажнители.

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

Ссылки

    Perry, R.H. and Green, D.W, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook (7th Edition),

Wikimedia Foundation . 2010 .

Влажность воздуха — количество водяного пара в воздухе, оказывающее позитивное или негативное влияние на среду. Удельная влажность воздуха выражается отношением массы водяного пара в единице объема воздуха ко всей массе воздуха (г/кг); абсолютная влажность воздуха… … Экологический словарь

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — содержание водяного пара в воздухе; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Количественно влажность воздуха может определяться упругостью водяного пара, абсолютной влажностью, относительной влажностью, дефицитом влажности,… … Большой Энциклопедический словарь

Влажность воздуха — содержание в воздухе водяного пара. В. в. одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Характеризуется рядом величин: абсолютной В. в. отношением массы водяного пара к объёму воздуха (г/м2); упругостью, или парциальным давлением… … Энциклопедия техники

Читайте также  К какой амортизационной группе относится холодильник

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — (Humidity) содержание водяного пара в воздухе. Для характеристики В. В. пользуются следующими величинами: абсолютная В. упругость водяных паров (в мм ртутного столба) в числовом выражении, случайно почти совпадающая с количеством пара в граммах… … Морской словарь

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — содержание водяного пара в (см.); одна из наиболее важных характеристик погоды, климата, различных хранилищ и музеев, имеет большое значение в некоторых технологических процессах. Различают: абсолютную В. в. отношение массы водяного пара,… … Большая политехническая энциклопедия

Влажность воздуха — Естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой. Источник: ГОСТ 15150 69 EdwART. Словарь терминов и определений по средствам охранной и пожарной защиты, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

влажность воздуха — Естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой. [ГОСТ 15150 69] Тематики внешние воздействующие факторыусловия хранения и транспортированияэксплуатация… … Справочник технического переводчика

Влажность воздуха — – естественно изменяющиеся значения относительной и абсолютной влажности воздуха в сочетании с изменяющейся при этом его температурой. [ГОСТ 15150 69] Рубрика термина: Общие термины Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Влажность воздуха — содержание в воздухе водяного пара (влагосодержание) … Российская энциклопедия по охране труда

влажность воздуха — Содержание водяного пара в воздухе … Словарь по географии

Абсолютная и относительная влажность воздуха — как их рассчитать и как влажность влияет на погоду и самочувствие

Влажные листья - Кайенские острова

Абсолютно сухого воздуха в природе практически не встречается. В воздухе всегда присутствует некая толика воды, которая, как правило, находится в газообразном состоянии.

Водяной пар попадает в воздух через испарение воды с различных поверхностей. Большая часть влаги в атмосферу испаряется с поверхности океанов, морей … и растений.

Влажность воздуха — это величина определяющая количество воды в воздухе. Влажность воздуха может быть выражена как в абсолютных величинах — Абсолютная влажность воздуха или Absolute humidity (AH), так и в относительных — Относительная влажность воздуха или Relative humidity (RH).

Состав сухого воздуха

Вначале разберёмся с составом сухого воздуха, т. е. с воздухом который не содержит влаги вообще.

Сухой воздух, в большей своей части, содержит азот (N2) 72% и кислород (O2) 21%. Остальная часть содержит разнообразные газы в относительно небольших объёмах.

Так же состав сухого воздуха можно определить через массу газов на один m 3 воздуха. В этом случае имеем таки е цифры: N2 — 1,165 кг/м 3 , а O2 — 1,331 кг/м 3 . Данные цифры верны при температуре 20 °C и давлении 1 атм.

Абсолютная влажность воздуха или Absolute humidity (AH) — что это …

Влажный воздух получается в результате попадания в сухой воздух влаги в виде водяного пара.

Абсолютная влажность воздуха (AH) — это величина, которая определяет абсолютное количество воды в воздухе или её концентрацию в одном м 3 , то есть определяет фактическую массу воды в одном кубическом метре воздуха.

Так например, для температуре 30 °C абсолютная ВВ может колебаться от 0 до 30 грамм на метр кубический.

Формула абсолютной влажности — как рассчитывается AH воздуха

Как вы уже могли догадаться абсолютная ВВ рассчитывается по такой формуле:

AH = M / V

Где, AH — абсолютная влажность, M – масса водяного пара, V – объём воздуха.

Единицы измерения абсолютной влажности: СИ — кг/м³ ; СГС — г/см³.

Где, СИ — международная система измерений, а СГС — абсолютная физическая система единиц (сантиметр-грамм-секунда), которая активно использовалась до утверждения СИ.

Количество воды в объёме воздуха имеет свои предельные значения. При достижении предельных значений происходит насыщение и водяной пар переходит в жидкое состояние воды — водяной пар конденсируется в малые капельки воды. Этот процесс в природе мы можем наблюдать, например, в виде тумана или росы на поверхности каких либо тел.

Момент конденсации, после достижения предельных значений, называется точкой росы. Предельные значения массы воды в воздухе зависит от температуры окружающей среды. Чем ниже температура воздуха, тем меньше воды он может содержать до момента насыщения или точки росы.

Относительная влажность воздуха или Relative humidity (RH) — что это …

Как было сказано выше, количество воды, которое воздух способен поглощать и удерживать зависит от температуры воздуха. Т. е. каждой конкретной температуре воздуха соответствует определённое максимальное количество водяного пара которое может в нём присутствовать. Эта величина называется — плотность насыщенного пара, воздух соответственно называется насыщенным.

Относительная влажность воздуха — это величина, которая определяется как отношение абсолютной влажности к её максимально возможному значению при той же температуре — предельное значение абсолютной влажности (точка росы). Чем ниже относительная влажность, тем воздух более сухой.

Формула относительной влажности воздуха — как рассчитывается RH воздуха

Относительная влажность воздуха рассчитывается по такой формуле, и измеряется в процентах:

RH = AH / maxAH x100%

Где, RH — относительная влажность воздуха, AH — абсолютная влажность воздуха, maxAH – предельная абсолютная ВВ для определённой температуры (точка росы).

Точка росы

Ещё раз остановимся на таком важном значении как точка росы.

Точка росы — это определённое соотношение температуры и влажности воздуха, когда вода переходит из газообразного состояния в жидкое — или, иначе говоря, водяной пар конденсируется. При этом выделяется тепло, которое замедляет понижение температуры, если таковое происходит.

Это значение весьма важно для многих аспектов жизни человека и в том числе в метеорологии. Напомним, что метеорология — это наука изучающая погоду. Метеорологам её важно знать, в том числе, для прогнозирования осадков. Метеорологи, зная прогнозируемую температуру воздуха для определённого региона и другие необходимые метеорологические параметры, могут прогнозировать вероятность осадков. При этом необходимо понимать — 100% относительная влажность ещё не означает, что обязательно будут осадки.

Влажность и метеорология — несколько простых примеров

Приведем несколько простых примеров, которые покажут как ВВ может помочь нам ориентироваться в окружающем мире.

  • Если абсолютная влажность уменьшается, вероятнее всего погода будет улучшаться.
  • Ждите ясную погоду если относительная влажность к вечеру возрастает.
  • Ждите осадки если заметно растут влажность и температура, а давление понижается. Летом возможны грозы.
  • Если абсолютная влажность в течении суток изменялась не сильно и в соответствии с температурой. То вероятнее всего погода будет хорошей.
  • Жди улучшения погоды если относительная влажность меняется резко.

Влажность воздуха и погода в народных приметах

  • Соль стало сырой и влажной — жди осадков.
  • Когда у музыкальных инструментах струны натянуты — жди сухую погоду, и наоборот.
  • Волосы на голове становятся более мягкими — жди осадков.

Влажность воздуха и самочувствие человека

Отметим, что ВВ является весьма важным фактором для самочувствия и комфортности окружающей среды для человека.

Например, существует такой термин — ИНДЕКС ТЕПЛА, который говорит о том, что одна и та же температура может ощущаться человеком по разному в зависимости от параметров окружающей среды. То есть, при одной и той же температуре, человеку может быть, по ощущениям, или холоднее или теплее, в зависимости от других метеорологических параметров. Чем выше ВВ тем выше по ощущению температура окружающей среды, чем ниже влажность тем ниже.

Заключение

Исходя из выше сказанного, можем сказать, что каждый человек должен понимать суть абсолютной и относительной влажности. Это поможет принимать более правильные решения при прогнозировании погоды, создавать комфортный микроклимат у себя дома и заботиться о своём здоровье.

Приборы для измерения влажности воздуха

Приборы для измерения влажности воздуха

Влажность воздуха — это показатель содержания водяного пара в воздухе. Влажность домашнего воздуха меняется в зависимости от погодных условий и процессов жизнедеятельности людей.

Понижение влажности в помещении может произойти из-за чрезмерного использования обогревательных приборов или кондиционера. Приготовление еды без вытяжки или качественной вентиляции, сушка белья в в доме, повышенная влажность на улице приводят к высокому уровню влажности в квартире.

Сухой воздух в помещении способен вызвать усыхание мебели и отделочных материалов, увядание растений, сухость кожи и слизистых оболочек. Нередко сухой воздух приводит к аллергическим реакциям и развитию простудных заболеваний.

Слишком влажный воздух также может испортить мебель и отделочные материалы, поспособствовать развитию грибка на стенах и снижению иммунитета у человека. В квартире может появиться неприятный запах сырости.

Чем измеряют влажность воздуха

Затопленная квартира

Без специальной аппаратуры определить относительный точный уровень влажности воздуха сложно. Однако не соответствующую норме концентрацию влаги можно определить по сухости кожи и слизистых или скоплению конденсата (точка росы) на окнах и зеркальных поверхностях.

Сегодня существуют специальные приборы, с помощью которых можно определить баланс влажности воздуха в помещении с высокой точностью.

Приборы для измерения влажности воздуха

Гигрометр

Прибор для измерения влажности воздуха называется гигрометр.

Гигрометр — это прибор, который измеряет влажность воздуха в помещении. Если процент содержания влаги в воздухе слишком низкий, в организм могут попасть различные вирусы, которые могут значительно ослабить иммунитет. Благодаря гигрометру можно избежать дискомфорта и защитить слизистые и кожу от пересыхания.

Принцип работы этого прибора основан на физических характеристиках материалов, из которых он состоит. Материалы в зависимости от уровня влаги в воздухе меняют свойства: вес, плотность, длину и другие.

Гигрометр бывает нескольких видов:

  • волосяной,
  • пленочный,
  • весовой,
  • конденсационный,
  • психрометрический,
  • электронный.

Волосяной гигрометр

Волосяной гигрометр

Волосяной измерительный прибор состоит из обезжиренного синтетического волоса, стрелки, пружины и шкалы. Когда количество паров в воздухе изменяется, происходит изменение силы натяжения волоса и пружина реагирует на эти изменения, меняя положение стрелки на шкале. Диапазон определения влажности у волосяного гигрометра — от 30 до 80%.

Пленочный гигрометр

Пленочный гигрометр

Чувствительного элементом здесь служит пленка, которая также при изменении уровня влажности стягивается или растягивается. Это приводит в движение противовес, который меняет угол наклона стрелки по шкале. Рабочий диапазон также составляет от 30 до 80%.

Весовой и конденсационный гигрометры

Конденсационный гигрометр

Весовой механический и конденсационный гигрометр отличаются высокой точностью измерения уровня влажности в помещении, так как оба являются устройством для измерения абсолютной влажности воздуха. Такая аппаратура применяется только в лабораториях, но не для измерения влажности домашнего воздуха.

Читайте также  Где собирают холодильники бош

Психрометрический гигрометр

Психрометрический гигрометр

Психрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра.

Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей.

Психрометры бывают нескольких видов:

  • стационарный. Включает два градусника (сухой и влажный). Работает по принципу, описанному выше. Процент влажности воздуха рассчитывается по таблице.
  • аспирационный. От стационарного отличается лишь наличием специального вентилятора, который служит для обдува термометров поступающим потоком воздуха, тем самым ускоряя процесс измерения влажности воздуха.
  • дистанционный. Этот психрометр бывает двух видов: манометрическим и электрическим. Вместо ртутных или спиртовых градусников имеет кремниевые датчики. Однако, как и в первых двух случаях, один из датчиков остается сухим, второй — влажным.

Электронный гигрометр (цифровой)

Электронный гигрометр

Также известны как домашние цифровые метеостанции. Принцип работы цифровых гигрометров строится на постоянном измерении состояния воздуха в помещении. Прибор функционирует от электросети или бытовой батарейки. Внутри гигрометра находится датчик, который фиксирует изменения концентрации влаги в комнатном воздухе.

Все расчеты отображаются на дисплее прибора, информация обновляется в режиме реального времени.

Как выбрать измеритель влажности воздуха

Измеритель влажности воздуха

Современные электронные гигрометры безопасны и компактны. Точность измерения влажности воздуха практически не имеет погрешностей, а значит, это один из самых подходящих вариантов для квартиры.

Существует множество моделей, отличающихся по набору функций, дизайну, размерам и т. д.

Чтобы выбрать гигрометр в квартиру, нужно учитывать несколько моментов.

Преимущества устройства

  • в первую очередь следует обратить внимание на скорость выдачи результатов и коэффициент погрешности показаний;
  • гигрометры могут совмещать в себе сразу несколько устройств: термометр, часы, будильник, измеритель точки росы, календарь, барометр, уровень атмосферного давления, иметь голосовое сопровождение и другие возможности. Если измеритель влажности выполняет несколько функций одновременно, он называется стационарной домашней метеостанцией;
  • некоторые современные модели гигрометров имеют Wi-Fi модуль для вывода на дисплей информации о погоде в регионе;
  • также есть выносные модели, которые легко можно переносить из помещения в помещение или даже на улицу для измерения влажности воздуха.

Диапазон влажности и порог нагрева

Диапазон влажности воздуха зависит от назначения комнаты. К примеру:

  • в спальне и гостиной эти показатели могут разниться от 20 до 80%;
  • на кухне, возле балкона и в кладовке — от 10 до 90%;
  • в ванной комнате уровень влажности может достигать все 100%, особенно после принятия ванны или душа.

Чем шире диапазон рабочих значений у прибора, тем выше его цена. Перед покупкой гигрометра стоит учесть, где он будет находиться, отсюда и выбирать рабочий диапазон.

Порог нагрева важен для приборов установленных в бане или сауне. В таком случае рабочая температура должна быть не ниже 120 °С.

Точность измерения

Этот показатель тоже важен, однако приборов с большими расхождениями в показаниях на российском рынке нет, а максимальная точность с минимальными погрешностями нужна лишь для обслуживания, например домашней винотеки.

Как поддерживать относительную влажность воздуха в доме

Увлажнитель воздуха

Мы уже определились, чем измерить состояние влажности воздуха в помещении, осталось теперь разобраться, как же восстановить оптимальный уровень влажности.

Если влажность низкая

Проветривайте помещение. Однако такой метод не всегда может существенно улучшить состояние домашнего микроклимата, так как летом уличный воздух может быть сухим.

Также при проветривании традиционным способом в квартиру могут попасть опасные микробы, аллергены, пыль, вредные газы и неприятные запахи. Но если держать окна постоянно закрытыми, то есть большая вероятность столкнуться с еще одной проблемой поддержания микроклимата — духотой (высокий уровень углекислого газа).

Качественная вентиляция также важна при проветривании комнат. Приток свежего воздуха в помещение может обеспечить клапан, однако его будет недостаточно, чтобы проветрить помещение, в котором проживают более одного человека. Воздух проходя через приточно-вытяжной клапан не подогревается и не очищается.

Без труда разобраться с духотой и не запустить в дом опасных «гостей» с улицы поможет бризер. Это устройство приточной вентиляции, которое забирает воздух с улицы, подогревает, очищает его и подает в помещение.

Базовая станция собирает информацию из комнатного воздуха о температуре, его влажности и о концентрации углекислого газа. Все показатели отображаются на экране смартфона в приложении MagicAir.

Приложение MagicAir

Если влажность высокая

Вторая сторона медали — слишком много влаги в воздухе.

  1. Не сушите белье в квартире. Лучшего всего делать это на балконе.
  2. После принятия водных процедур, когда влажность воздуха в ванной комнате может доходить до 100%, нужно проветрить. При качественной вентиляции достаточно будет открыть дверь в ванную и ближайшее к ванной комнате окно или включить бризер.
  3. Можно приобрести специальное устройство для поглощения влаги. Принцип работы этого прибора противоположен процессу увлажнения воздуха: встроенный вентилятор прогоняет влажный воздух через устройство. Внутри также расположен испаритель, который превращает влагу в конденсат, стекающий в специальную емкость.

Если завести привычку постоянно поддерживать оптимальную влажность воздуха на необходимом уровне,то это поспособствует уменьшению риска развития болезней дыхательных путей и случаев аллергических реакций. Нормализованная влажность благоприятно влияет на кожу, защищает ее от пересыхания и преждевременного старения.

Что такое влажность воздуха

§ 35. Влага в атмосфере

• Какими показателями характеризуют влажность воздуха.

• Как образуются туман и облака.

• Что такое водяной пар? Какими свойствами он обладает?

Обратитесь к электронному приложению Что такое влажность воздуха. В атмосфере всегда присутствует водяной пар. Он так же невидим, как и все остальные газы воздуха. Водяной пар появляется в атмосфере в результате испарения воды с поверхности водоёмов и суши. Много воды испаряют растения.

Где больше водяного пара — в воздухе вблизи морей и океанов или вдали от них?

Количество водяного пара в воздухе характеризуется с помощью двух показателей: абсолютной и относительной влажности воздуха.

Абсолютная влажность воздуха — это количество водяного пара в граммах, находящееся в 1 м 3 воздуха.

Абсолютная влажность растёт при увеличении температуры воздуха и запасов влаги на поверхности.

Однако воздух не может поглощать водяной пар бесконечно. Существует предел его насыщения влагой, который зависит от температуры (рис. 113). Степень насыщения воздуха водяным паром характеризует относительная влажность воздуха.

Относительная влажность воздуха — это отношение абсолютной влажности к тому количеству влаги, которое может содержать воздух при определённой температуре.

Рис. 113. Зависимость количества водяного пара в насыщенном воздухе от температуры воздуха

По рисунку определите, сколько водяного пара может содержать 1 м 3 воздуха при температуре –20; 0; +20 °С.

Рис. 114. Волосяной гигрометр

Относительную влажность выражают в процентах. Если при температуре +20 °С 1 м 3 воздуха содержит 8 1 /2 г водяного пара, то это только половина того, что может содержаться в воздухе при данной температуре. Относительная влажность в этом случае составляет 50%.

Относительную влажность измеряют с помощью специальных приборов — гигрометров (рис. 114).

Показатель относительной влажности воздуха имеет большое значение для жизни растений, животных и человека. При маленькой относительной влажности ускоряется испарение с поверхности тел, содержащих воду. Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности от 40 до 75%. Отклонение от этих показателей отзывается в организме ощущением сухости или сырости.

Рассчитайте относительную влажность воздуха:

• если абсолютная влажность составляет 6 г в 1 м 3 при температуре +30 °С;

• если абсолютная влажность составляет 2 1 /2 г в 1 м 3 при температуре 0 °С.

Во что превращается водяной пар. Если воздух нагреть, он расширится и будет дополнительно поглощать водяной пар.

При охлаждении воздух, наоборот, сжимается и не может содержать в себе много водяного пара. Излишек влаги при этом выделяется в виде капелек воды, а при температуре ниже 0 °С — в виде кристалликов льда. Это явление называется конденсацией .

Конденсация — это переход воды из газообразного состояния в жидкое.

Рассчитайте, сколько граммов воды выделится из насыщенного воздуха с температурой +20 °С при его охлаждении до 0 °С.

Конденсация водяного пара — очень важный процесс, играющий большую роль в круговороте воды. Конденсация участвует и в процессах обмена теплом между землёй и атмосферой, так как при испарении воды тепло поглощается, а при конденсации водяного пара, наоборот, выделяется.

Рис. 115. Туман

Туманы часто наблюдаются в ясные прохладные ночи или ранним утром над низинами и водоёмами.

Когда конденсация водяного пара происходит в слое воздуха, находящемся около земной поверхности, образуется туман (рис. 115).

Туман — это мельчайшие капельки воды или кристаллики льда, парящие в приземном слое воздуха.

Как образуются облака. Водяной пар не всегда конденсируется близ поверхности. Когда воздух, нагреваясь от земной поверхности, поднимается вверх, вместе с ним поднимается и водяной пар. Поднимаясь, воздух постепенно охлаждается. На определённой высоте он достигает температуры, при которой водяной пар превращается в капельки воды или кристаллики льда. Так образуются облака (рис. 116).

Облака  — это видимые скопления капель воды и кристалликов льда, находящиеся на некоторой высоте в тропосфере.

Облака формируются в тропосфере вплоть до её верхней границы. В зависимости от температуры они могут быть полностью водяными, полностью ледяными или смешанными.

По высоте образования и внешнему виду облака объединяют в три основные группы: слоистые , кучевые и перистые .

С помощью рисунка 113 определите, при какой температуре начнут образовываться облака в воздухе с абсолютной влажностью 5 г в 1 м 3 . Рассчитайте высоту, где будет такая температура, если у поверхности она +18 °С.

Облака влияют на освещённость земной поверхности, выпадение осадков, обмен теплом между земной поверхностью и атмосферой.

Степень покрытия неба облаками называют облачностью . Этот показатель выражают в баллах от 1 до 10.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: