Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха
Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.
Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью. Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).
Рис. 1. Насыщенный пар
Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).
Рис. 2. Ненасыщенный пар
С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.
Определение.Влажность воздуха – величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.
Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3). Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот. В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.
Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)
Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции. При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.
Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.
Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.
Основными характеристиками влажного воздуха являются:
- плотность водяного пара в воздухе;
- относительная влажность воздуха.
Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.
Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.
Обозначениеабсолютной влажности: (как и обыкновенное обозначение плотности).
Единицы измеренияабсолютной влажности: (в СИ) или (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).
Формула вычисления абсолютной влажности:
Обозначения:
масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;
объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .
С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к. дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.
Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность.
Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.
Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.
Обозначениеотносительной влажности: .
Единицы измеренияотносительной влажности: %.
Формула вычисления относительной влажности:
Обозначения:
плотность водяного пара (абсолютная влажность), (в СИ) или ;
плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, (в СИ) или .
Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр (рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.
Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.
Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)
Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух. В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.
Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы. Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара. Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.
Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).
Волосной гигрометр (рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.
Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)
Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.
Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).
Рис. 6. Психрометр (Источник)
Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора. С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы. Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.
На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.
Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом. Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая. Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.
Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.
|
Температура, |
Давление, мм. рт. ст. |
Плотность пара, |
|
-10 |
1,95 |
2,14 |
|
-8 |
2,32 |
2,54 |
|
-6 |
2,76 |
2,09 |
|
-4 |
3,28 |
3,51 |
|
-2 |
3,88 |
4,13 |
|
0 |
4,58 |
4,84 |
|
2 |
5,3 |
5,6 |
|
4 |
6,1 |
6,4 |
|
6 |
7,0 |
7,3 |
|
8 |
8,0 |
8,3 |
|
10 |
9,2 |
9,4 |
Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров
Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.
Табл. 2. Психометрическая таблица
Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).
На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается. Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.
На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.
Список литературы
- Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
- Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
- Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
- Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
- Интернет-портал «youtube.com» (Источник)
Домашнее задание
- Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
- Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
- В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
- При температуре относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из воздуха после понижения температуры до ?
interneturok.ru
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА 10
4
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА. ТОЧКА РОСЫ.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА.
1.Атмосфера.
Атмосфера – это газообразная оболочка Земли, состоящая, в основном, из азота (более 75%), кислорода (чуть менее 15%) и других газов. Около 1% атмосферы приходится на водяной пар. Откуда же он берётся в атмосфере?
Большую долю площади земного шара занимают моря и океаны, с поверхности которых постоянно при любой температуре происходит испарение воды. Выделение воды происходит также при дыхании живых организмов.
Воздух, содержащий водяной пар, называется влажным.
От количества водяных паров, содержащихся в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, проведение технологических процессов на производстве, сохранность экспонатов в музее, сохранность зерна в хранилищах. Поэтому очень важен контроль за степенью влажности воздуха и умение, при необходимости, изменять её в помещении.
2.Абсолютная влажность.
Абсолютной влажностью воздуха называется количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха (плотность водяного пара).
или , где
m – масса водяного пара, V – объём воздуха, в котором содержится водяной пар. Р – парциальное давление водяного пара, μ – молярная масса водяного пара, Т – его температура.
Так как плотность пропорциональна давлению, то абсолютную влажность можно характеризовать и парциальным давлением водяного пара.
3.Относительная влажность.
На степень влажности или сухости воздуха влияет не только количество водяных паров, содержащихся в нём, но и температура воздуха. Даже если количество водяного пара одинаково, при более низкой температуре воздух будет казаться более влажным. Вот почему в холодном помещении возникает ощущение сырости.
Это объясняется тем, что при более высокой температуре в воздухе может содержаться большее максимальное количество водяного пара, а максимальное количество водяного пара в воздухе содержится в том случае, когда пар является насыщенным. Поэтому, максимальное количество водяного пара, которое может содержаться в 1 м3 воздуха при данной температуре, называется плотностью насыщенного пара при данной температуре.
Зависимость плотности и парциального давления насыщенного пара от температуры можно найти в физических таблицах.
Учитывая эту зависимость, пришли к выводу, что более объективной характеристикой влажности воздуха является относительная влажность.
Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности воздуха к тому количеству пара, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре.
, где
ρ – плотность пара, ρ0 – плотность насыщенного пара при данной температуре, а φ – относительная влажность воздуха при данной температуре.
Относительную влажность можно определить и через парциальное давление пара
, где
Р – парциальное давление пара, Р0 – парциальное давление насыщенного пара при данной температуре, а φ – относительная влажность воздуха при данной температуре.
4.Точка росы.
Если воздух, содержащий водяной пар, изобарно охлаждать, то при некоторой температуре водяной пар становится насыщенным, так как с понижением температуры максимально возможная плотность водяного пара в воздухе при данной температуре уменьшается, т.е. уменьшается плотность насыщенного пара. При дальнейшем понижении температуры излишки водяного пара начинают конденсироваться.
Температура, при которой данный водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.
Это название связано с явлением, наблюдающимся в природе – выпадением росы. Объясняется выпадение росы следующим образом. В течение дня воздух, земля и вода в различных водоёмах прогреваются. Следовательно, идёт интенсивное испарение воды с поверхности водоёмов и почвы. Водяной пар, содержащийся в воздухе, при дневной температуре является ненасыщенным. Ночью, и особенно к утру, температура воздуха и поверхности земли понижается, водяной пар становится насыщенным, и излишки водяного пара конденсируются на различных поверхностях.
Δρ – тот излишек
влаги, который выделяется, когда
температура становится ниже точки росы. 
Эту же природу имеет и туман. Туман – это мельчайшие капельки воды, образовавшиеся в результате конденсации пара, но не на поверхности земли, а в воздухе. Капельки настолько малы и легки, что могут удерживаться в воздухе во взвешенном состоянии. На этих капельках происходит рассеяние лучей света, и воздух становится непрозрачным, т.е. видимость затрудняется.
При быстром охлаждении воздуха пар, становясь насыщенным, может, минуя жидкую фазу, сразу перейти в твёрдую. Этим объясняется появление на деревьях инея. Некоторые интересные оптические явления в небе (например, гало) обусловлены прохождением солнечных или лунных лучей через перистые облака, состоящие из мельчайших кристалликов льда.
5.Приборы для определения влажности.
Самыми простыми приборами для определения влажности являются гигрометры различных конструкций (конденсационный, плёночный, волосной) и психрометр.
Принцип действия конденсационного гигрометра основан на измерении точки росы и определении по ней абсолютной влажности в помещении. Зная температуру в помещении и соответствующую данной температуре плотность насыщенных паров, находим относительную влажность воздуха.
Действие плёночного и волосного гигрометров связано с изменением упругих свойств биологических материалов. С увеличением влажность упругость их понижается, и плёнка или волос растягиваются на бо‘льшую длину.
Психрометр состоит из двух термометров, в одном из которых резервуар со спиртом обмотан влажной тканью. Так как с ткани постоянно происходит испарение влаги и, следовательно, отвод теплоты, то температура, показываемая этим термометром, будет всё время меньше. Чем менее влажный воздух в помещении, тем испарение идёт более интенсивно, термометр с влажным резервуаром охлаждается сильнее и показывает меньшую температуру. По разнице температур сухого и влажного термометров, используя соответствующую психрометрическую таблицу, определяют относительную влажность воздуха в данном помещении.
studfiles.net
Что такое относительная влажность воздуха и как ее измерить? :: SYL.ru
Относительная влажность воздуха – это показатель, который играет важнейшую роль при создании и поддержке искусственных условий окружающей среды. Причем влажность может влиять не только на элементы дома (мебель, стены и т. д.), но и на самого человека. И сегодня мы рассмотрим, что такое относительная влажность воздуха и как ее измерить при помощи специально предназначенных для этого приборов и без них.
Характеристика и норма концентрации
Воздух – это то, без чего не может жить ни один здоровый организм. Сама же относительная влажность напрямую влияет на состояние всего живого, поэтому от процента ее содержания зависит многое. У человека, живущего в чрезмерно влажном или сухом помещении, может развиться аллергия либо серьезное заболевание, вплоть до хронического воспаления дыхательных путей. Именно поэтому столь важно следить за уровнем концентрации водяных паров в домах и других жилых помещениях. Рекомендуемая относительная влажность воздуха в квартирах и офисах колеблется в пределах от 40 до 65 процентов.
При этом данный показатель зависит от сезона: летом он ниже, а зимой – наоборот, выше. Если же относительная влажность воздуха будет не соответствовать норме, у человека ослабляется иммунитет от проникновения через дыхательные пути различных микроорганизмов и аллергенов. 
Небольшой процент отклонения не грозит здоровью. Но если влажность превысила норму на 20 и более процентов, гарантировать безвредное нахождение в таком помещении уже невозможно.Концентрация влажности в школах и детских садах
Стоит отметить, что организм взрослого человека более защищен от проникновения различных бактерий (за счет стойкого иммунитета), чем организм маленького ребенка. Именно поэтому относительная влажность воздуха в школах и детских садах должна строго контролироваться во избежание частых простуд и заболеваний.
Кроме специальных измерителей (о них мы расскажем немного позже), в подобных учреждениях должны находиться специальные регуляторы влажности. Наличие этих двух инструментов позволяет снизить риск заболеваний в несколько раз.Методы измерения
На данный момент есть несколько способов, позволяющих точно измерить относительную влажность воздуха в помещениях. Среди них:
- Психрометрический метод. Он основан на эффекте охлаждения материала во время испарения жидкости с него.
- Конденсационный. Суть этого способа заключается в использовании конденсации влаги на металлическом зеркальце устройства.
- Волосяной. Здесь уровень концентрации водяных паров измеряется длиной волоса либо полимерной нити.
- Емкостный. Использование данного метода подразумевает определение влажности при помощи конденсатора. Последний состоит из слоя стекла (либо керамики), а также из полимерного слоя, который очень чувствителен к влажности.
- Электролитический. Определение концентрации водяных паров происходит благодаря концентрации электролита, который нанесен на специальную изолированную пластину.
Гигрометр и психрометр
Гигрометр и психрометр – это наиболее точные и популярные измерители влажности. Принцип работы гигрометра заключается в анализе колебаний влажности, следя за частицами тела или материи. К примеру, устройства волосяного типа способны менять длину своего волоса в ту или иную сторону в зависимости от уровня концентрации паров. Но несмотря на свой высокий диапазон работ (30-100 %), точность измерения гигрометром значительно меньшая по сравнению с показателями психрометра. Этот инструмент практически не дает погрешности в своих показаниях, в то время как у гигрометра эта цифра может достигать 5-6 процентов. Устройство таких элементов довольно простое. Стандартный психрометр состоит из нескольких термометров, один из них влажный, а второй – постоянно сухой. Первый обертывается хлопчатобумажной тканью, предварительно замоченной в воде. Во время испарения происходит охлаждение элемента. В это же время сухой термометр замеряет температуру воздуха в помещении. В итоге все измеренные данные передаются в специальный регистрирующий прибор. Он в свою очередь и определяет относительную влажность, руководствуясь разницей температур обоих термометров.
Как измерить влажность воздуха без специальных приборов?
Если вы думаете, что данный показатель можно определить только при помощи специальных гигрометров и психрометров, вы глубоко ошибаетесь. В народе существует множество способов, благодаря которым можно определить то, какой воздух сейчас в помещении – сухой или влажный. Итак, рассмотрим все методы по порядку. Прежде всего, нужно прислушаться к своим ощущениям. Чаще всего организм сам подает признаки, говорящие о недостаточной влажности воздуха. Это могут быть першение в горле, сухость в носу либо постоянная жажда. Если вы наблюдаете один из этих признаков на протяжении нескольких дней, вероятнее всего, воздух в данном помещении пересушен. Также обратите внимание на то, насколько быстро у вас в комнате высыхает белье. Если оно высыхает уже через час-полтора, значит воздух в вашей квартире недостаточно насыщен влагой. Очень хорошо определяют «сухость» комнатные растения. При недостатке влаги почва в горшке может потрескаться, а кончики листьев – пожелтеть.
Измерение влажности огнем
Колебания влажности воздуха определяются также при помощи открытого пламени. Для этого вам потребуются одна свеча и спички. Зажгите ее и понаблюдайте за огнем. Если свеча горит вертикально, значит влажность в комнате большая, а если огонь постоянно отклоняется из стороны в сторону, скорее всего, воздух пересушен. При отсутствии свечи можно воспользоваться газовой зажигалкой.
Использование чашки с водой
Приведем пример еще одного необычного измерения влажности. Его суть заключается в использовании чашки с предварительно замороженной водой. Для этого берем стеклянную или керамическую емкость (можно рюмку), наполняем ее водой и помещаем в морозильную камеру. После того как жидкость замерзнет, ставим чашку в центре комнаты, вдали от отопительной батареи. Если стенки емкости запотели сразу и остались мокрыми в течение 5 минут, значит уровень концентрации водяных паров в вашей квартире нормальный. Ну а если на стенках образовался массивный конденсат в виде небольших ручейков, соответственно, комната чересчур сырая.
Особенности измерения народными способами
Стоит отметить, что использование подобных методов, в силу своей примитивности, не дает возможности точно определить уровень влажности, как это позволяет делать психрометр. Да, в данном случае мы будем знать, что наша квартира, например, чрезмерно сырая, но насколько именно – определить не сможем.
Поэтому, если у вас есть маленькие дети, лучше приобрести небольшой психрометр и контролировать показатели влажности с точностью до 1 процента.Заключение
Итак, мы выяснили, что такое относительная влажность, а также какое влияние она может оказать на человеческий организм. Помните о том, что именно сырой или пересушенный воздух может стать причиной частых заболеваний и аллергии. Поэтому следите за изменениями влажности и будьте всегда здоровы!
www.syl.ru
Приборы для измерения относительной влажности воздуха
Конденсационный гигрометр (от греческих слов hygros – влажный и metreo – измеряю).
При понижении температуры, относительная влажность воздуха увеличивается. При некоторой температуре, называемой точкой росы, водяной пар становится насыщенным. Это означает, что в воздухе находится максимально возможное количество водяных паров. Относительная влажность воздуха равна 100 %. Дальнейшее понижение температуры приводит к тому, что образующийся излишек водяных паров начинает конденсироваться в виде капелек росы или тумана.
Для определения относительной влажности воздуха, можно искусственно понизить температуру воздуха в какой-то ограниченной области до точки росы. Абсолютная влажность и, соответственно, давление водяных паров при этом останутся неизменными. Сравнивая давление водяного пара при точке росы с давлением насыщенного пара, которое могло бы быть при интересующей нас температуре, мы тем самым, найдем относительную влажность воздуха.
Быстрого охлаждения можно добиться при интенсивном испарении какой-нибудь летучей жидкости.
Конденсационный гигрометр состоит из металлической коробочки с двумя отверстиями. В коробочку заливается эфир. С помощью резиновой груши через коробочку прокачивается воздух. Эфир очень быстро испаряется, температура коробочки и воздуха, находящегося вблизи нее, понижается, а относительная влажность растет. При некоторой температуре, которая измеряется термометром, вставленным в отверстие прибора, поверхность коробочки покрывается мельчайшими капельками росы. Чтобы точнее зафиксировать момент появления на поверхности коробочки росы, эта поверхность полируется до зеркального блеска, а рядом с коробочкой для контроля располагается отполированное металлическое кольцо.
Значения давления и плотности насыщенного пара при разных температурах можно найти в справочниках. Ниже приведен фрагмент соответствующей таблицы.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 1. Давление и плотность насыщенного пара при разных температурах |
Пусть, например, измерения проводятся при температуре окружающего воздуха 20 °С.
Давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 2,33 кПа.
Коробочка конденсационного гигрометра покрылась капельками росы при температуре 5 °С.
Этой температуре соответствует давление насыщенного водяного пара 0,88 кПа.
Относительная влажность воздуха
Психрометр (от греческих слов: psychros – холодный и metreo – измеряю) – прибор для определения влажности и температуры воздуха.
Психрометр состоит из двух одинаковых термометров. Баллончик с жидкостью одного из термометров оборачивается тряпочкой, конец которой опущен в чашечку с водой. Благодаря этому тряпочка всегда остается влажной. При испарении воды тряпочка и баллончик охлаждаются, вследствие чего показания влажного термометра оказываются меньшими, чем показания сухого термометра. Зная разницу показаний термометров и показания сухого термометра, можно по специальным психрометрическим таблицам определить относительную влажность воздуха. Если воздух предельно насыщен водяными парами и его относительная влажность равна 100 %, термометры будут давать одинаковые показания.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 2. Фрагмент психрометрической таблицы |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Например, пусть сухой термометр показывает температуру 24 °С, а влажный 21 °С. Разность показаний сухого и влажного термометра составляет 3 °С. На пересечении соответствующих строки и столбца находим, что относительная влажность воздуха равна 77 %.
Волосной гигрометр.
Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса и некоторых органических пленок изменять свою длину в зависимости от относительной влажности воздуха. Если волос или пленку через передаточный механизм соединить с подвижной стрелкой, укрепленной на оси, и проградуировать шкалу, то с помощью такого прибора можно напрямую измерять относительную влажность воздуха.
files.school-collection.edu.ru
Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы — урок. Физика, 8 класс.
Вода покрывает две трети поверхности Земли.
С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.
Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.
Обрати внимание!
Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом \(1\) м³ при данных условиях, т.е. плотность водяного пара.
Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.
Относительной влажностью воздуха ϕ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
Относительную влажность воздуха можно определить по формуле:
ϕ=ρρ0⋅100%.
Чем больше будет содержание водяного пара в воздухе при данной температуре, тем больше влажность воздуха, и тем ближе пар к состоянию насыщения.
Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нём пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнёт конденсироваться в виде росы, может появиться туман.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.
Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.
Источники:
http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля
http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса
https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман
www.yaklass.ru
Относительная влажность воздуха и ее влияние на человека
Когда речь идет о нашем здоровье, то знание относительной влажности воздуха и формулы ее определения становится на первое место. Впрочем, точную формулу знать не обязательно, но неплохо хотя бы в общих чертах представлять себе, что это такое, зачем измерять влажность в доме, и какими способами это можно сделать.
Какой должна быть оптимальная влажность
Влажность в помещении, где человек работает, проводит досуг или спит, имеет особое значение. Наши органы дыхания созданы таким образом, что слишком сухой или насыщенный водяными парами воздух для них губителен. Поэтому существуют государственные стандарты, которые регламентируют, какой должна быть влажность воздуха в помещении.
Зона оптимальной влажности
ГОСТ 30494-11 устанавливает четкие рамки, в которых должен быть микроклимат жилого и общественного помещения. Помимо состава и оптимального объема воздуха, указывается его влажность.
Норма влажности 45% — оптимальна для жилой комнаты. Зимой этот показатель составляет 30-45 %. Максимально допустимая величина достигает 60%. В теплое время этот показатель увеличивается на 5%.
Такие же значения применимы к антикварным вещам, книгам, мебели, электрическим приборам. Для растений оптимальная влажность воздуха в квартире варьируется, поскольку тропические и субтропические виды любят сырую, теплую обстановку, а другие предпочитают нормальные или засушливые условия.
Для детской комнаты комфортная влажность составляет 60%, но разрешены отклонения на 10% в ту или иную сторону, поэтому детские оборудуют увлажнителями.
Влажность в зависимости от помещения
Граничных значений лучше не допускать, поскольку при них понижается работоспособность, ухудшается самочувствие. Вполне реально поддерживать оптимальный микроклимат в тех помещениях, где вы дольше всего пребываете.
Что мерить
Прежде всего, надо понимать, что мерить. Существуют различные параметры влажного воздуха, среди которых наиболее известны температура, парциальное давление, скорость перемещения, плотность.
Измеряться может абсолютная и относительная влажность. Абсолютная величина показывает, сколько воды (водяных паров) содержится в единице объема воздуха. Иными словами, берут заданный объем воздуха, определяют, сколько в нем килограмм или грамм пара и делят массу на объем.
Характеристика понятная, но не удобная. Человеческому организму важно знать, насколько пар насыщен. А насыщенным он становится, когда его так много, что сколько воды испаряется с поверхности, столько и конденсируется.
Для определения относительной влажности существует своя формула. Это отношение плотности водяного пара к плотности насыщенного пара при данных условиях. Величину умножают на 100, поэтому она выражается в процентах (%).
Чем больше относительная влажность приближается к 100%, тем больше водяного пара содержится в воздухе, тем тяжелее нам дышать. От влажности развивается удушье, люди теряют сознание, падают в обморок. Вредно так же слишком маленькое значение относительной влажности в помещении. В такой обстановке пересыхает горло, сохнет кожа, начинается кашель, болят глаза.
Способы измерения
Настало время узнать, чем измерить влажность воздуха в квартире. Выбор здесь широк, начиная от проверенных временем приспособлений и заканчивая современными электронными устройствами. Общее название всех этих приборов – гигрометры. С их помощью можно определить другие показатели, например, температуру.
Покупая прибор, следует обращать внимание на диапазон, в котором измеряется основная величина. Чем больше он будет, тем лучше. Погрешность измерений должна быть как можно меньше, оптимально – в пределах 1%.
Электронные приборы снабжают дополнительными функциями для человека – будильником, встроенной памятью, подсветкой в темных условиях, часами.
Определить влажность в доме можно подсобными средствами. Берут стакан с водой, помещают в холодильник на 3 часа, чтобы он остыл. После этого достают стакан, ставят на стол вдали от батареи. На стенках стакана появляется конденсат. Надо наблюдать за его состоянием. Возможны 3 ситуации.
- Конденсат быстро испаряется, поверхность стакана становится через 5-6 минут сухой. Необходимо дополнительное увлажнение комнаты.
- Конденсат стекает, образуя лужицу внизу. Слишком сыро.
- Капельки воды на стакане спокойно висят на протяжении 5 минут. Относительная влажность нормальная.
Приблизительные измерения можно провести при помощи еловой шишки. Если чешуйки «взъерошились», отстают одна от другой, то воздух чрезмерно сух.
Для определения влажности используют сухой и мокрый термометр. Мокрый термометр получается, если обернуть нижнюю часть (спиртовую колбу) кусочком мокрой ткани, конец которой постоянно опущен в воду. Вначале вычисляют разницу показаний двух термометров, затем по таблице определяют значение влажности. Такой прибор называется психрометром.
Зная основные понятия, можно сказать, каково значение относительной влажности воздуха, если показания сухого термометра совпадают с показаниями мокрого. В этом случае она составляет 100%. Чем больше разность, тем более сухой в помещении воздух.
Если в доме слишком влажно
Простейший способ понизить влажность – регулярно проветривать помещение, открывать форточку, но есть и другие методы.
Высокая влажность в помещении
Чтобы привести характеристики влажности воздуха в норму, можно установить мощную вытяжку. Бороться с сыростью также помогают поглотители влаги. Раньше между двойными стеклами ставили рюмочки с солью. Соль поглощает воду, предотвращает запотевание окон. Сегодня вместо соли продаются специальные осушители. В них используются таблетки, забирающие воду из воздуха.
- Для поддержания здорового микроклимата необходимо:
- правильно обогревать здание или хотя бы отдельно взятую комнату;
- следить за поддержанием оптимальной температуры;
- не допускать порчи сантехники, протечки труб;
- устанавливать вытяжку.
Для нормализации микроклимата иногда применяют вентиляторы. Особенно важна вентиляция во влажных помещениях, таких как бассейны, прачечные, оранжереи, бани, ванные комнаты. Вентилятор способствует притоку свежих воздушных масс. В теплых и насыщенных водяными парами помещениях быстро развивается плесень, бактерии, поэтому своевременно устранять сырость очень важно.
Как устранить сухость
В домах зимой наблюдается понижение влажности по причине применения отопительных приборов. Сухой микроклимат может установиться жарким летом, засушливой весной. Чтобы исправить ситуацию, в жилом помещении устанавливают емкость с водой, и по мере испарения подливают в нее воду.
Если своевременно поливать цветы, то они способны создать благоприятный микроклимат.
Устраняет сухость аквариум, стоящий с открытой крышкой. Значительно повышает количество пара в воздухе кастрюля с кипящей водой. Поэтому на кухне бывает слишком душно, и там устанавливают вытяжки или открывают окно. Один из современных методов устранения сухости — применение увлажнителя воздуха.
В целом существует с десяток способов проконтролировать влажность воздуха и привести его в норму. Это создаст самые благоприятные условия для учебы, сна, занятий спортом, повысит работоспособность и улучшит самочувствие.
ventilyaciyadom.ru
Относительная влажность воздуха. Формула RH
О чем эта статья
Перейти к покупке приборов измерения влажности
Значение относительной влажности указывает на то, насколько воздух близок к насыщенному состоянию.
Определение
Понятие относительной влажности имеет несколько вариантов определений, основанных на понятиях абсолютной влажности или парциального давления. Но сводятся они к тому, что это отношение двух величин – количества того водяного пара, которое находится в воздухе определенной температуры, к его количеству в насыщенном состоянии (другими словами фактическое к максимально возможному). Выражается это отношение в процентах.
Если остановиться на выведении понятия относительной влажности из понятия абсолютной, то следует принять во внимание две величины в одних единицах измерения – абсолютную влажность, которую дает реальное значение веса водяного пара на единицу объема воздуха, и максимально возможную влажность, которая еще не вызывает конденсации. Относительная влажность будет равна отношению первого и второго.
RH является единицей измерения относительной влажности воздуха и например для паров воды выражается формулой:
Как используется это формула на практике →
Формула для нахождения относительной влажности (RH) основана на отношении значений парциального давления водяного пара (p воды) к давлению насыщенного пара (p*воды).
Парциальное давление пара – не что иное, как давление, которое мог бы оказывать пар, если бы он один занимал при той же температуре тот же объем, что и изучаемый воздух.
Давление же насыщенного пара зависит от температуры воздуха и может быть выражено через точку росы, то есть такую температуру, когда начинает происходить конденсация пара.
Значение относительной влажности и указывает на то, насколько воздух близок к насыщенному состоянию.
Приборы для измерения относительной влажности
Психрометры. Стационарный(слева), аспирационный(в центре), дистанционный(справа)
Для определения влажности используются гигрометры и психрометры. Название психрометр буквально означает «холодный измеритель», что некоторым образом характеризует способ проведения измерений. Принцип пользования им – наблюдение за тем, как влияет на температуру поверхности процесс испарения воды. Состоит самый простой психрометр из двух термометров. Один из них полностью сухой, а ртутный резервуар другого постоянно смачивается. Чем менее насыщен воздух парами, тем быстрее идет испарение, и тем более показание влажного термометра отличается от показания сухого. Значение относительной влажности определяется либо по формуле, либо по психометрическим таблицам.
Гигрометры. Емкостной, оптический, резистивный, термисторный
Значительно проще пользоваться показаниями гигрометра, так как на его шкале зразу отображается значение влажности. А в качестве измерителя используются вещества, параметры которых существенно изменяются при изменении влажности и могут воздействовать на движущуюся стрелку. Но так как такие механические приборы могут иметь погрешности, их сверяют с более точными психрометрами. Более подробно про различные виды гигрометров и принцип их действия прочитайте в этой статье.
Значение измерений относительной влажности воздуха
Контроль относительной влажности необходим во многих сферах, от определения угрозы здоровью человека до необходимости поддерживать оптимальные условия. К примеру, для хранения экспонатов в музеях, или выращивания растений. К тому же, в технике это имеет определяющее значение для работы многих технических устройств и защиты от коррозии.
Опубликована 06-07-11.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже
www.devicesearch.ru.com