Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Абсолютна та відносна вологість повітря

Зміст

Абсолютна та відносна вологість повітря 3.
Точки роси 5.
Прилади для визначення вологості повітря 8.

Абсолютна та відносна вологість повітря

Поняття про вологість повітря. Певна кількість води у вигляді прозорою невидимою пари в повітрі є завжди. Довести, що в повітрі є вода, досить легко. Варто лише пригадати морозильну камеру холодильника. Звідки в ній взялися сніг і лід, адже воду туди ніхто не наливав? Вони утворилися з води, що “зайшла” туди з повітрям. В атмосферу водяна пара надходить внаслідок випаровування з поверхні океанів, річок, озер, грунтів та ін. Вміст водяної пари у повітрі називається вологістю повітря.

Але при випаровуванні повітря не може вміщувати водяну пару безмежно. Ця межа залежить від його температури. З мал. видно, що чим вища температура, тим більше пари в може міститься в 1 м3 повітря. Наприклад, 1 м3 повітря при +200 С може містити будь-яку кількість пари, але не більше 17 г води. Якщо повітря увібрало максимально можливу за даної температури кількість пари, його називають насиченим. Частіше повітря буває ненасиченим, тобто воно містить водяної пари менше, ніж могло б. Наприклад, над степами і пустелями повітря завжди сухе, ненасичене, оскільки випаровування там невелике.

Мал. Залежність кількості водяної пари в насиченому повітрі від його температури

Абсолютна й відносна вологість повітря. Абсолютна вологість – це кількість водяної пари (у грамах), що міститься в 1 м3 повітря. Наприклад, якщо кажуть: абсолютна вологість повітря дорівнює 15 г/м3, це означає, що в 1 м3 повітря міститься 15 г пари. Найменша в світі абсолютна вологість повітря в Антарктиді – соті долі г/м3, найбільша на екваторі – 23 г/м3. Найменша в Україні в січні – близько 3 г/м3.

Для ненасиченого повітря вказують відносну вологість. Це – відношення (у відсотках) кількості водяної пари, що міститься у повітрі, до тієї її кількості, що може міститися в повітрі за даної температури. Так, якщо в повітрі міститься 3 г/м3 пари, а за даної температури найбільш можливий її вміст становить 5 г/м3, то відносна вологість повітря буде 3 : 5 х 100 % = 60 %. Це означає, що повітря вміщує тільки 60 % тієї кількості водяної пари, яку воно могло б вмістити за даної температури.

Відносна вологість повітря завжди висока (85 %) в екваторіальних широтах. Це тому, що там цілий рік висока температура і велике випаровування з поверхні. Так само висока відносна вологість повітря і в полярних районах, але вже через низькі температури (для насичення холодного повітря не потрібно багато вологи). В помірних широтах відносна вологість взимку вища, ніж влітку. Наприклад, в Україні взимку вона перевищує 80 %, а влітку зменшується до 60–70 %. Особливо низька відносна вологість в пустелях – 50 % і нижче. Повітря, що має вологість 30 %, вважається дуже сухим.

Для вимірювання відносної вологості використовують прилад гігрометр.

Утворення хмар. Як відомо, з висотою температура повітря знижується. Випаровуючись, вода переходить у повітря. Тепле повітря піднімається уверх і досягає такого рівня, де воно охолоджується і відносна вологість його стає 100 %, тобто повітря стало насиченим.

При подальшому зниженні температури насичене повітря вже не може втримати в собі попередню кількість водяної пари. Певна її частина виявиться зайвою. Тоді відбувається перехід “надлишкової” водяної пари в рідкий стан – конденсація. Іноді водяна пара може перейти й у твердий стан – перетворитися на кристалики льоду. Отже, при охолоджені насиченого водяною парою повітря виділяються краплинки води. При їх скупченні на значній висоті над землею утворюються хмари. Кожна краплинка в хмарах у мільйон разів менша за горошину. Саме тому їх падіння на землю дуже повільне. Ці міні-краплинки, подібно пушинкам, зависають у повітрі.

Види хмар. Хмари різняться за зовнішнім виглядом та за висотою, на якій утворюються. За зовнішнім виглядом метеорологи розрізняють десятки різних видів хмар. Основними з них є перисті, купчасті, шаруваті.

Перисті хмари найвищі. Вони утворюються на висоті 6–10 км і складаються з дуже дрібних кристаликів льоду, оскільки на таких висотах температура повітря нижче нуля. Це тонкі прозорі хмари. Іноді вони нагадують білі витягнуті нитки, пір’їни або промені.

Купчасті хмари з’являються на висотах 2–5 км. Вони мають вигляд величезних сліпучо-білих куполів, веж, гір. Якщо купчасті хмари темніють, значить краплини води в них зливаючись, стають крупнішими. Тоді купчасті хмари перетворюються на купчасто-дощові, які приносять зливи з грозами.

Шаруваті хмари утворюються низько – на висоті до 2 км. Вони схожі на сірий туман, що піднявся над поверхнею землі. Шаруваті хмари вкривають небо щільною завісою. З них може випадати дуже дрібний дощ (мряка) або слабкий сніг.

Ступінь покриття неба хмарами називають хмарністю. Вона визначається “на око”. Коли хмарами закрито все небо, хмарність дорівнює 10 балам, якщо півнеба – 5 балам, коли небо ясне – 0 балів. Середня річна хмарність для всієї планети дорівнює 5 балів. Найбільша хмарність спостерігається в екваторіальних і помірних широтах, де переважають висхідні рухи повітря. Хмари переносять вологу і тепло знизу догори та від екватора до полюсів, регулюючи температуру повітря на Землі.

Туман. Конденсація водяної пари може відбуватися не тільки на різній висоті, а й біля земної поверхні. Тоді утворюється туман – скупчення великої кількості надзвичайно дрібних, завислих у повітрі, краплинок. Сильні тумани погіршують видимість, тому небезпечні для руху транспорту.

Точки роси

Точкою роси при даному тиску називається температура , до якої повинен охолодитися повітря, щоб в ньому водяна пара досяг насичення і почала конденсуватися в росу .

На наведеній діаграмі представлено максимальний вміст водяної пари в повітрі на рівні моря в залежності від температури. Чим вище температура , тим вище рівноважний парціальний тиск пари.

Точка роси визначається відносною вологістю повітря . Чим вище відносна вологість , тим точка роси вище і ближче до фактичної температури повітря. Чим нижче відносна вологість , тим точка роси нижче фактичної температури. Якщо відносна вологість становить 100 % , то точка роси збігається з фактичною температурою.

Формула для приблизного розрахунку точки роси в градусах Цельсія :

где

Tp = точка роси,

a = 17.27,

b = 237,7 °C,

T = температура в градусах Цельсія,

RH = відносна вологість в об’ємних долях (0 < RH < 1.0),

ln — натуральний логарифм.

Формула обладает погрішністю ±0.4 °C в слідуючем диапазоне значений:

0 °C < T < 60 °C

0.01 < RH < 1.0

0 °C < Tр < 50 °C

Точка роси и корозія

Точка роси повітря - найважливіший параметр при антикорозійного захисту , говорить про вологість і можливості конденсації. Якщо точка роси повітря вище , ніж температура підкладки ( субстрат , як правило поверхню металу ) , то на підкладці буде мати місце конденсація вологи .

Фарба , що наноситься на підкладку з конденсацією , не досягне належної адгезії , за винятком випадків використання фарб , розроблених за спеціальною рецептурою ( Довідку можна отримати в Технологічної карті продукту або фарбувальної специфікації).

Таким чином , наслідком нанесення фарби на підкладку з конденсацією буде погана адгезія та освіта дефектів , таких як лущення , пузирки та ін., що приводить до передчасної корозії та / або обростання .

Визначення точки роси

Значення точки роси в градусах °C для ряду ситуацій визначають за допомогою пращевого психрометра і спеціальних таблиць . Спочатку визначають температуру повітря , потім вологість , температуру підкладки і за допомогою таблиці Точки роси визначають температуру , при якій не рекомендується наносити покриття на поверхню.

Якщо ви не можете знайти точно ваші свідчення на пращевом психрометри , то знайдіть один показник на одну поділку вище по обох шкалах , як відносної вологості, так і температури , а інший показник відповідно на одну поділку нижче і интерполірують необхідне значення між ними. Стандарт ISO 8502-4 , використовується для визначення відносної вологості та точки роси на сталевий поверхні , підготовленої для фарбування

Таблица точки роси

Стовпець - відносна вологість повітря . Рядок - температура кульки сухого термометра, °C

% RH	0	2.5	5	7.5	10	12.5	15	17.5	20	22.5	25
20	−20	−18	−16	−14	−12	−9.8	−7.7	−5.6	−3.6	−1.5	−0.5
25	−18	−15	−13	−11	−9.1	−6.9	−4.8	−2.7	−0.6	1.5	3.6
30	−15	−13	−11	−8.9	−6.7	−4.5	−2.4	−0.2	1.9	4.1	6.2
35	−14	−11	−9.1	−6.9	−4.7	−2.5	−0.3	1.9	4.1	6.3	8.5
40	−12	−9.7	−7.4	−5.2	−2.9	−0.7	1.5	3.8	6.0	8.2	10.5
45	−10	−8.2	−5.9	−3.6	−1.3	0.9	3.2	5.5	7.7	10.0	12.3
50	−9.1	−6.8	−4.5	−2.2	0.1	2.4	4.7	7.0	9.3	11.6	13.9
55	−7.9	−5.6	−3.3	−0.9	1.4	3.7	6.1	8.4	10.7	13.0	15.3
60	−6.8	−4.4	−2.1	0.3	2.6	5.0	7.3	9.7	12.0	14.4	16.7
65	−5.8	−3.4	−1.0	1.4	3.7	6.1	8.5	10.9	13.2	15.6	18.0
70	−4.8	−2.4	0.0	2.4	4.8	7.2	9.6	12.0	14.4	16.8	19.1
75	−3.9	−1.5	1.0	3.4	5.8	8.2	10.6	13.0	15.4	17.8	20.3
80	−3.0	−0.6	1.9	4.3	6.7	9.2	11.6	14.0	16.4	18.9	21.3
85	−2.2	0.2	2.7	5.1	7.6	10.1	12.5	15.0	17.4	19.9	22.3
90	−1.4	1.0	3.5	6.0	8.4	10.9	13.4	15.8	18.3	20.8	23.2
95	−0.7	1.8	4.3	6.8	9.2	11.7	14.2	16.7	19.2	21.7	24.1
100	0.0	2.5	5.0	7.5	10.0	12.5	15.0	17.5	20.0	22.5	25.0

Рекомендуется окрашивать поверхность, когда ее температура превышает точку росы на 3 °C.

Пример:

Если температура воздуха +21°C, а относительная влажность 65%, то точка росы составляет +14°C . То есть, в данном случае температура окрашиваемой поверхности должна быть не ниже 14+3=17°C

Диапазон комфорта

Человек при высоких значениях точки росы чувствует себя некомфортно. В континентальном климате условия с точкой росы между 15 и 20°C доставляют некоторый дискомфорт, а воздух с точкой росы выше 21°C воспринимается как душный. Высокая точка росы имеет тенденцию вызывать у людей чувство дискомфорта. Нижняя точка росы, менее 10°C, коррелирует с более низкой температурой окружающей среды и тело требует меньшего охлаждения. Нижняя точка росы может пойти вместе с высокой температурой только при очень низкой относительной влажности.

Tочка росы °C Восприятие человеком Относительная влажность при 32 °C

> Выше 26 °C Крайне высокое восприятие. Смертельно опасно для больных астмой 65 % и выше

24 — 26 °C Крайне некомфортное состояние 62 %

21 — 24 °C Очень влажно и некомфортно 52 % — 60 %

18 — 21 °C Неприятно воспринимается большинством людей 44 % — 52 %

16 — 18 °C Комфортно для большинства, но ощущается верхний предел влажности 37 % — 46 %

13 — 16 °C Комфортно 38 % — 41 %

10 — 12 °C Очень комфортно 31 % — 37 %

< 10 °C Немного сухо для некоторых 30 %

Прилади для визначення вологості повітря

Для вимірювання відносної вологості використовуються

вологоміри,
гігрометри
психрометри.

Вологомір (рос. влагомер, англ. moisture meter, moisture tester; нім. Feuchtemesser m) – прилад для вимірювання вологості газів, рідин та твердих тіл. Для вимірювання вологості рідин (тобто вмісту до-мішки води в рідині, для якої вода не є осн. компонентом, напр. в нафті) застосовуються ємкісні В. дія яких основана на визначенні діелектричної проникності або діелектричних втрат в рідині (діелектричний метод), а також кондуктометричні В., при яких вимірюється електропровідність рі-дини. Вологість твердих тіл визначається ємкісними і кондуктометричними В. Використовують також резонансне поглинання радіохвиль НВЧ діапазону ядрами водню, що входять до складу води. При цьому виміряну фізичну величину (напр., діелектричну проникність) контрольованого шару вологого вугілля співставляють з еталонним зразком. Застосовуються В. для вимірювання вологості проб вугілля в лабораторних умовах, а також В. для контролю вологості вугілля в технологічному потоці, напр., на стрічковому конвеєрі. Вологість повітря визначають гігрометрами і психрометрами. Для визначення вологовмісту нафти на вибої нафтових свердловин використовують глибинні вологоміри (ГВ), які опускають у свердловину на геофізичному кабелі. Максимальна вимірювана величина вологовмісту нафти 50% (у випадку вищого вологовмісту використовують акваміри). При опусканні приладу у свердловини з відносно невеликими дебітами (малими швидкостями потоку рідини) ГВ має дистанційно керований пакер (для спрямування рідини через вимірювальний канал приладу), точність при цьому підвищується.

Гігрометр - вимірювальний прилад для визначення вологості повітря . Існує кілька типів гігрометрів , дія яких заснована на різних принципах: ваговій , волосний , плівковий та інших .

Види гігрометрів

Ваговий (абсолютний) гігрометр складається з системи U-подібних трубок, наповнених гігроскопічним речовиною, здатним поглинати вологу з повітря. Через цю систему насосом протягують деяку кількість повітря, вологість якого визначають. Знаючи масу системи до і після вимірювання, а також обсяг пропущеного повітря, знаходять абсолютну вологість.

Дія волосного гігрометра засноване на властивості знежиреного волоса змінювати свою довжину при зміні вологості повітря, що дозволяє вимірювати відносну вологість від 30 до 100%. Волос натягнуть на металеву рамку. Зміна довжини волосся передається стрілці, що переміщається уздовж шкали.

Плівковий гігрометр має чутливий елемент з органічної плівки, яка розтягується при підвищенні вологості і стискається при зниженні. Зміна положення центру плівкової мембрани передається стрілці. Волосний і плівковий гігрометр в зимовий час є основними приладами для вимірювання вологості повітря. Показання волосного і плівкового гігрометра періодично порівнюються з показаннями більш точного приладу - психрометра, який також застосовується для вимірювання вологості повітря.

У електролітичному гігрометри платівку з електроізоляційного матеріалу (скло, полістирол) покривають гігроскопічним шаром електроліту - хлористого літію - з матеріалом. При зміні вологості повітря міняється концентрація електроліту, а отже, і його опір, вада цього гігрометра - залежність показань від температури.

Дія керамічного гігрометра засновано на залежності електричного опору твердої і пористої керамічної маси (суміш глини, кремнію, каоліну і деяких окислів металу) від вологості повітря.

Конденсаційний гігрометр визначає точку роси по температурі охолоджуваного металевого дзеркальця у момент появи на ньому слідів води (або льоду), що конденсується з навколишнього повітря. Конденсаційний гігрометр складається з пристрою для охолодження дзеркальця, оптичного або електричного пристрою, що фіксує момент конденсації, і термометра, що вимірює температуру дзеркальця. У сучасних конденсаційних гігрометра для охолодження дзеркальця користуються напівпровідниковим елементом, принцип дії якого базується на Пельтье ефекті, а температура дзеркальця вимірюється вмонтованим у нього дротяним опором або напівпровідниковим мікротермометром.

Дедалі більшого поширення знаходять електролітичні гігрометри з підігрівом, дія яких заснована на принципі вимірювання точки роси над насиченим соляним розчином (зазвичай хлористим літієм), яка для даної солі знаходиться у відомій залежності від вологості. Чутливий елемент складається з термометра опору, на корпус якого надітий панчоха з скловолокна, просочений розчином хлористого літію, і двох електродів з платинового дроту, намотаних поверх панчохи, на які подається змінна напруга.

Психрометр - прилад для вимірювання вологості повітря і його температури.

Найпростіший психрометр складається з двох незалежних термодатчиків, один з яких використовується як сухий термометр, а інший - як вологий. Вологий термодатчик обгорнутий тканиною, яка вмочити в посудині з водою. Завдяки протікає повітряному потоку і, внаслідок цього, випаровуванню, поверхня зволоженого термодатчика охолоджується. Одночасно вимірюється температура навколишнього повітря за допомогою другого термодатчика (температура сухого термометра). Отримана таким чином різниця температур є мірою відносної вологості - кількості вологи, що знаходиться в повітрі щодо максимально можливого при даній температурі.

Найпростіший кімнатний психрометр складається з двох спиртових термометрів, один з яких має пристрій зволоження. У конструкції приладу зазвичай включається таблиця для читання показань, що дозволяє, знаючи температуру кожного з термометрів, знайти відносну вологість повітря.

Види психрометрів

Сучасні психрометри можна розділити на три категорії: станційні, аспіраційні та дистанційні. У станційних психрометра термометри закріплені на спеціальному штативі в метеорологічної будці. Основний недолік станційних психрометрів - залежність показань зволоженого термометра від швидкості повітряного потоку в будці. Основний станційний психрометр - психрометр Августа. У аспіраційному психрометри (наприклад, психрометр Ассмана) термометри розташовані в спеціальній оправі, що захищає їх від пошкоджень і теплового випромінювання навколишніх предметів, де обдуваються за допомогою аспіратора (вентилятора) потоком досліджуваного повітря з постійною швидкістю близько 2 м / с. При позитивній температурі повітря аспіраційний психрометр - найбільш надійний прилад для вимірювання температури і вологості повітря. У дистанційних психрометра використовуються термометри опору, терморезистори.

Литература

Бурцев С. И., Цветков Ю. Н. «Влажный воздух. Состав и свойства» (djvu, полный текст)
ru.wikipedia.org/wiki/Психрометр
ru.wikipedia.org/wiki/ Гігрометр
ru.wikipedia.org/wiki/ Вологомір