25.01.2020     Комментарии к записи Абсолютная влажность воздуха – Вики отключены
 

Абсолютная влажность воздуха – Вики

Содержание1 Абсолютная влажность: определение и формула2 Общие сведения3 Относительная влажность4 Значение измерений абсолютной влажности5 Методы…


Абсолютная влажность: определение и формула

Определение значения абсолютной влажности основывается на его вычислениях по показаниям термометров. В частности, по показаниям психрометра Августа, состоящего из двух ртутных термометров – один из которых сухой, а другой влажный(на рисунке изображение A). Испарение воды с поверхности, косвенно контактирующей с кончиком термометра, приводит к снижению его показаний.

Более точен аспирационный психрометр, предложенный Ассманом (на рисунке изображение Б). В его конструкции предусмотрена защитная трубка, ограничивающая влияние тепловых излучений, и аспирационный вентилятор, который создает стабильный воздушный поток. Абсолютная влажность определяется по формуле, отображающей ее зависимость от показаний термометров и барометрического давления в этот период времени.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

Контроль значений абсолютной влажности необходим в метеорологии, так как эти показания играют большую роль в прогнозировании возможных осадков. Также психрометрами пользуются и в шахтах горных выработок. Необходимость постоянного контроля абсолютной влажности во многих системах автоматизации является предпосылкой для создания более современных измерителей.

Опубликована 02-08-11.

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.

В переводе с латыни слово absolutus означает “полный”. Исходя из этого, очевидным становится сущность понятия “абсолютная влажность воздуха”. Эта величина, которая показывает, сколько граммов водяного пара фактически содержится в одном кубическом метре конкретной воздушной массы. Как правило, этот показатель обозначают латинской литерой F.

F = m / V

В данной формуле буквой m обозначена масса водяного пара, а буквой V – объем конкретной воздушной массы.

Величина абсолютной влажности зависит от нескольких факторов. В первую очередь это температура воздуха и характер адвекционных процессов.

Общие сведения

Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.

Относительная влажность

где: — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха); — парциальное давление паров воды в смеси; — 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).

Теперь рассмотрим, что такое относительная влажность воздуха. Это относительная величина, которая показывает, сколько влаги содержится в воздухе по отношению к максимально возможному количеству водяного пара в этой воздушной массе при конкретной температуре. Измеряется относительная влажность воздуха в процентах (%). И именно этот процентный показатель мы часто можем узнать в прогнозах погоды и метеосводках.

Стоит также упомянуть и о таком важном понятии, как точка росы. Это явление максимально возможного насыщения воздушной массы водяным паром (относительная влажность этого момента – 100 %). В таком случае излишек влаги конденсируется, и образуются атмосферные осадки, туман или облака.

Женщины знают, что обнаружить повышение влажности в атмосфере можно с помощью своей пышной прически. Однако существуют и другие, более точные, способы и технические приборы. Таковыми являются гигрометр и психрометр.

Первый гигрометр был создан еще в XVII веке. Один из видов этого прибора как раз и основан на свойствах волоса изменять свою длину при изменениях влажности среды. Однако сегодня существуют и электронные гигрометры. Психрометр – это специальный прибор, в котором есть влажный и сухой термометр. По разнице их показателей и определяют влажность воздуха в конкретный момент времени.

Значение измерений абсолютной влажности

  • Влажность обычно характеризуется количеством воды в веществе, выраженным в процентах (%) от первоначальной массы влажного вещества (массовая влажность) или её объёма (объёмная влажность).
  • Влажность можно характеризовать также влагосодержанием, или абсолютной влажностью — количеством воды, отнесённым к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины.
    Эту величину не всегда можно точно измерить, так как в ряде случаев невозможно удалить всю неконденсированную воду и взвесить предмет до и после этой операции.
  • Относительная влажность характеризует содержание влаги по сравнению с максимальным количеством влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия. Обычно относительную влажность измеряют в процентах от максимума.
абсолютная влажность воздуха 
масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха, то есть плотность содержащегося в воздухе водяного пара, [г/м³]; в атмосфере колеблется от 0,1-1,0 г/м³ (зимой над материками) до 30 г/м³ и более (в экваториальной зоне)[3][4];
максимальная влажность воздуха (граница насыщения)[источник не указан 916 дней]
количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при определённой температуре в термодинамическом равновесии (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), [г/м³ ]. При повышении температуры воздуха его максимальная влажность увеличивается;
упругость пара, давление пара 
парциальное давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления). Единица измерения — Па.
дефицит влажности 
разность между максимально возможным и фактическим давлением водяного пара [Па] (при данных условиях: температуре и давлении воздуха)[5], то есть между упругостью насыщения и фактической упругостью пара[6];
относительная влажность воздуха 
отношение давления пара к давлению насыщенного пара, то есть абсолютной влажности воздуха к максимальной [% относительной влажности];
точка росы 
температура газа, при которой газ насыщается водяным паром °C. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %. С дальнейшим притоком водяного пара или при охлаждении воздуха (газа) появляется конденсат. Таким образом, хотя роса и не выпадает при температуре −10 или −50 °C, выпадает изморозь, иней, лёд или снег, точка росы в −10 или −50 °C существует и соответствует 2,361 и 0,063 г воды на 1м³ воздуха или другого газа под давлением одна атмосфера;
удельная влажность 
масса водяного пара в граммах на килограмм увлажнённого воздуха [г/кг], то есть отношение масс водяного пара и увлажнённого воздуха[7];
температура смоченного термометра 
температура, при которой газ насыщается водяным паром при постоянной энтальпии воздуха. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %, влагосодержание увеличивается, а энтальпия равна начальной.
соотношение компонентов смеси (содержание водяного пара) 
масса водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха [г/кг], то есть соотношение масс водяного пара и сухого воздуха.

Методы определения

Титратор Карла Фишера

Титратор Карла Фишера

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Установление степени влажности многих продуктов, материалов и т. п. имеет важное значение. Только при определённой влажности многие тела (зерно, цемент и др.) являются пригодными для той цели, для которой они предназначены. Жизнедеятельность животных и растительных организмов возможна только в определённых диапазонах температуры и относительной влажности воздуха.

Измерение влажности определяется высушиванием влаги и титрованием влаги по Карлу Фишеру. Эти способы являются первичными. Помимо них разработано множество других, которые калибруются по результатам измерений влажности первичными способами и по стандартным образцам влажности.

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.

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.

Влажность воздуха – что это такое?

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках. Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5—10 мбар.

Абсолютная влажность воздуха (f) — это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Определяется как отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к объёму влажного воздуха.

Обычно используемая единица абсолютной влажности — грамм на метр кубический, [г/м³][1], реже [г/кг][2].

Относительная влажность воздуха (φ) — это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре. Она также определяется как отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара.

Температура t, °C −30 −20 −10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Максимальная абсолютная влажность fmax, (г/м³) 0,29 0,81 2,1 4,8 9,4 17,3 30,4 51,1 83,0 130 198 293 423 598

Относительная влажность обычно выражается в процентах.

Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85 % и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50 % и ниже).

С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу приходится 99 % водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28,5 кг водяного пара.

Что такое влажность? Это количество воды, которое содержится в каком-либо физическом теле или среде. Этот показатель напрямую зависит от самой природы среды или вещества, а также от степени пористости (если речь идет о твердых телах). Мы же в этой статье будем говорить о конкретном виде влажности – о влажности воздуха.

f = frac{m}{V}

Из курса химии все мы прекрасно знаем, что атмосферный воздух состоит из азота, кислорода, углекислого газа и некоторых других газов, которые составляют не более 1 % от общей массы. Но кроме этих газов воздух также содержит в себе водяной пар и другие примеси.

Под влажностью воздуха понимают то количество водяного пара, которое на данный момент (и в данном месте) содержится в воздушной массе. При этом метеорологи выделяют две её величины: это абсолютная и относительная влажность.

Влажность воздуха – одна из важнейших характеристик атмосферы Земли, которая влияет на характер местной погоды. Стоит отметить, что величина влажности атмосферного воздуха неодинакова – как в вертикальном разрезе, так и в горизонтальном (широтном). Так, если в приполярных широтах относительные показатели влажности воздуха (в нижнем слое атмосферы) составляют около 0,2-0,5%, то в тропических – до 2,5%.

Считается, что оптимальной для человеческого организма является относительная влажность воздуха 40-60 %. Показатели влажности весьма влияют и на восприятие человеком температуры воздуха. Так, при низкой влажности нам кажется, что воздух гораздо холоднее, чем в реальности (и наоборот). Вот почему в тропических и экваториальных широтах нашей планеты путешественники так тяжело переживают зной и жару.

Сегодня существуют специальные увлажнители и осушители, которые помогают человеку регулировать влажность воздуха в закрытых помещениях.

Значение измерений абсолютной влажности

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.

Эффект

Животные

Влажность является одним из фундаментальных абиотических факторов, который определяет любую среду обитания (тундра, водно-болотные угодья, пустыня и т. д.), и определяет, какие животные и растения могут процветать в данной среде[8].

Человеческое тело рассеивает тепло посредством потоотделения и его испарения. Тепловая конвекция в окружающий воздух и тепловое излучение являются основными способами передачи тепла от тела. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота с кожи уменьшается. Кроме того, если атмосфера такая же теплая, как кожа, во время высокой влажности, кровь, попадающая на поверхность тела, не может рассеивать тепло за счёт теплопроводности воздуха.

При таком большом количестве крови, поступающем на внешнюю поверхность тела, меньше крови идёт на активные мышцы, мозг и другие внутренние органы. Раньше наступает снижение физической силы и усталость. Также может возникнуть замедление реакции и умственных способностей, что приводит к тепловому удару или гипертермии.

Люди чувствительны к влажному воздуху, потому что человеческое тело использует испарительное охлаждение в качестве основного механизма для регулирования температуры. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота на коже ниже, чем в засушливых условиях. Поскольку люди воспринимают скорость передачи тепла от тела, а не температуру, мы чувствуем себя теплее, когда относительная влажность высокая, а не низкая.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Некоторые люди испытывают трудности с дыханием во влажной среде. Некоторые случаи могут быть связаны с респираторными заболеваниями, такими как астма, в то время как другие могут быть результатом беспокойства. Пациенты часто реагируют на гипервентиляцию, вызывающие, среди прочего, ощущения онемения, обморока и потери концентрации[9].

Кондиционер снижает дискомфорт, снижая не только температуру, но и влажность. Нагрев холодного наружного воздуха может снизить относительную влажность в помещении до уровня ниже 30 %[10], приводя к таким болезням, как сухость кожа, потрескавшиеся губы, сухость в глазах и чрезмерная жажда.

Более высокая влажность снижает инфекционность аэрозольного вируса гриппа[11].

Электроника

Электронные устройства часто рассчитаны на работу только при определённых условиях влажности (например, от 5 % до 95 %). В верхней части диапазона влажность может увеличить проводимость проницаемых изоляторов, что приведет к неисправности. Слишком низкая влажность может сделать материалы ломкими. Особую опасность для электронных устройств, независимо от заявленного диапазона рабочей влажности, представляет конденсат.

Когда электронный элемент перемещается из холодного места (например, гараж, автомобиль, сарай) в теплое влажное место (дом, офис), конденсат может покрывать печатные платы и другие изоляторы, что приводит к короткому замыканию схемы внутри оборудования. Такие короткие замыкания могут привести к значительному повреждению, если оборудование включено до того, как конденсат испарится.

Некоторые электронные устройства могут обнаружить такую опасность и при включении указать, что его нельзя использовать до тех пор, пока существует риск выхода из строя оборудования. В ситуациях, когда необходимо в короткие сроки запустить оборудование, увеличение потока воздуха во внутренние элементы устройства, например, направив вентилятор в открытый корпус, значительно сократит время, необходимое для адаптации к новой среде.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

Очень низкий уровень влажности способствует накоплению статического электричества, которое может привести к самопроизвольному отключению компьютеров при возникновении разрядов. Помимо ложных ошибочных функций, электростатические разряды могут вызвать диэлектрический пробой в твердотельных устройствах, что приводит к необратимым повреждениям. По этим причинам центры обработки данных часто отслеживают уровни относительной влажности.

Литература

  • Усольцев В. А. Измерение влажности воздуха. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959.
  • Берлинер М. А. Измерения влажности. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Энергия, 1973.

Эта страница в последний раз была отредактирована 18 января 2020 в 13:48.


Adblock detector