Как рассчитывается относительная влажность воздуха – Как рассчитать относительную влажность воздуха

Содержание

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:

  1. плотность водяного пара в воздухе;
  2. 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

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
  2. Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
  3. Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
  4. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)

 

Домашнее задание

  1. Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
  3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
  4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
  5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

interneturok.ru

Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха

Этот калькулятор переводит относительную влажность воздуха в абсолютную влажность воздуха при заданной температуре и атмосферном давлении. Калькулятор под ним выполняет обратную операцию — переводит абсолютную влажность воздуха в относительную. Немного теории и формулы находятся под калькулятором.

Абсолютная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха, процентов

Температура воздуха, градусов Цельсия

Единицы измерения давлениямм рт.ст.гектопаскальТочность вычисления

Знаков после запятой: 3

Абсолютная влажность воздуха, кг/м3

 

Сохранить share extension

Относительная влажность воздуха

Температура воздуха, градусов Цельсия

Единицы измерения давлениямм рт.ст.гектопаскаль

Относительная влажность воздуха, %

 

Сохранить share extension

Начнем с нескольких определений
Относительная влажность воздуха — отношение парциального давления водяного пара к его предельному значению (давлению насыщенного водяного пара) над плоской поверхностью чистой воды, при постоянном давлении и температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность показывает соотношение между количеством водяного пара в воздухе и количеством водяного пара в воздухе в состоянии насыщение, то есть максимальным количеством водяного пара, который может содержаться в воздухе при данной температуре и давлении.

Абсолютная влажность воздуха — масса водяного пара в единице объема влажного воздуха. Абсолютная влажность показывает количественное содержание воды в воздухе.

Благодаря Всемирной метеорологической организации, мы можем найти значение давления насыщенного водяного пара при заданной температуре и давлении (подробнее смотри Давление насыщенного водяного пара).
Зная давление насыщения и относительную влажность, мы можем найти соответствующее давление водяного пара.

Перейти к абсолютной влажности поможет известное уравнение Менделеева-Клапейрона.

В нашем случае это будет

где R — универсальная газовая постоянная, равная 8313.6, а Rv — газовая постоянная для водяного пара, равная 461.5

Откуда можно выразить соотношение массы к объему:

Вот так — для температуры 25 градусов Цельсия и относительной влажности воздуха 60% мы получаем, что в кубометре воздуха содержится примерно 14 грамм воды, что, в общем-то, соответствует тем таблицам перевода относительной влажности в абсолютную, что я находил.

planetcalc.ru

Определение влажности воздуха психрометрическим методом

В воздухе, как известно, находится водяной пар, который может составлять от 0% до 4% от объема воздуха.

Есть так называемая граница насыщения, то есть максимальное количество водяного пара, который может содержаться в воздухе при данной температуре. Чем выше температура, тем выше поглощающая способность воздуха.

Важной характеристикой водяного пара, содержащегося в воздухе является его давление (упругость).
Давление (упругость) насыщения — это максимально возможное давление водяного пара при заданной температуре.

Существует таблица, описывающая зависимость давления насыщения от температуры
Насыщающая упругость водяного пара над поверхностью воды при различных температурах, гПа.

Основным методом измерения влажности воздуха при положительной температуре является психрометрический. Определение влажности осуществляется по показаниям двух термометров с точностью 0.1 градус Цельсия. Один термометр (сухой) измеряет температуру воздуха, а второй термометр (смоченный) обертывают смоченной тканью, таким образом он показывает свою собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения воды с поверхности. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем сильнее испарение с поверхности смоченного термометра, и тем ниже его показания.
Собственно, такая система из двух термометров и называется психрометр.

Из разницы показаний температур определяется текущее давление водяного пара в воздухе по формуле
,
где — давление насыщения при температуре смоченного термометра,
— постоянная психрометра, принимаемая равной 0.0007947,
— атмосферное давление, принимается равным 1000 гПа
— показания сухого термометра
— показания смоченного термометра

И наконец, относительная влажность воздуха — это соотношение текущего давления к давлению насыщения при данной температуре воздуха

Определение влажности воздуха психрометрическим методом

Показания сухого термометра (градусы Цельсия)

Показания смоченного термометра (градусы Цельсия)

Точность вычисления

Знаков после запятой: 4

Максимальное давление водяного пара в воздухе (при температуре сухого термометра)

 

Максимальное давление водяного пара над поверхностью воды (при температуре смоченного термометра)

 

Давление водяного пара, содержащегося в воздухе

 

Относительная влажность воздуха (%)

 

Сохранить share extension

Остается только добавить, что в пустынях относительная влажность воздуха 50% и ниже, а в тропиках — 85% и выше.

planetcalc.ru

Относительная влажность воздуха в помещении

Влажность воздуха

Не для кого не секрет, что большая влажность воздуха будто в помещении или же на улице не всегда влияет хорошо на человеческий организм. Итак, для начала рассмотрим, что же обозначает понятие влажность воздуха — это огромные объемы в воздухе водокольцевого пара, так чаще всего характеризируют погоду или же климат определённой части земли. Влажность воздуха представляет огромное значение при излечении некоторых болезней или к примеру, при хранении произведений искусства или же книг.

Начнем с того что влажность воздуха причиняет просто огромное воздействие на организм человека. Если в помещении наблюдается повышенная влажность, то это плохо не только для здоровья человека, но и для тех вещей которые там храниться.  Стоит отметить, что в сильно сухом помещении человеку тоже вредно находиться, ведь при дыхании пересыхают слизистые оболочки, также при сухом воздухе в помещении могут также портиться вещи, а еще плохо расти комнатные растения. Чтобы провести исследование влажности воздуха, а также провести химический анализ воздуха можно обратиться в лабораторию «ЭкоТестЭкспресс».


Как найти влажность воздуха формула

Стоит отметить, что влажность воздуха полностью характеризирует климат и погоду, а также непосредственно сказывается на теплообмен организма с окружающей средой. Итак, в зависимости от температуры на воздух и меняется количество самого пара в воздухе, а это в следствии вдет к разной степени влажности. Расчет влажности воздуха формула будет зависеть от всех этих показателей. Выделяют относительную и абсолютную влажность воздуха.

По какой формуле определяют влажность воздуха. Изменение влажности воздуха можно проводить при помощи различных устройств прибегая к определёнными методам работы. Существует да прибора для оценки степени влажности воздуха это психрометр августа устройство Ассмана. Для анализа влажности в помещении можно применять психрометр Августа, а вот ели вам нужно провести замеры влажности на улице то лучше воспользоваться будет психрометров Ассмана он более устойчив к действию различных внешних факторов, а также радиации.

Рассмотрим основные понятия более детально итак, абсолютная влажность воздуха формула это есть физическая величина, которая, показывает именно массу водных паров, которые содержаться к примеру, в 1 м3, или еще по-другому можно сказать при помощи абсолютной влажности можно вычислить плотность водного пара, который фигурирует в воздухе. Чаще всего абсолютная влажность может зависеть от температурного режима и переноса влаги к примеру, с океаническими массами воздуха. Стоит отметить, что воздух может поглощать предназначенное количество водяного пара при одинаковых температурах, а после достигнуть состояния максимального насыщения.

Абсолютная влажность воздуха формула

Теперь выясним как найти абсолютную влажность воздуха формула. Для этого пригодится герметичный сосуд, психрометр, ртутный термометр, а также таблица зависимости насыщенного водяного пара от температуры. Итак, как же имея это все определить абсолютную влажность воздуха формула. А для того, чтобы провести анализ влажности нужно отобрать пробы в герметическую тару, после этого начать его охлаждать до того момента пока на стенках емкости не начнет появляться роса, как только этот процесс наел происходить необходимо зафиксировать температуру. 

После необходимо взять таблицу и найти по ней плотность насыщения пара согласно данным которые есть. Найденный показатель и будет именно абсолютной влажностью воздуха, той пробы которая отбиралась, а зачет и в том месте где была взята это проба. Также можно взять восприимчивый ртутный термометр замотать его тканью, снять с него данные после того как он окажет температуру, а после просто определить по таблице плотность насыщением пара воздуха, это и будет абсолютная влажность, но к сожалению при этом методе определения значения будут не на столько точным как при первом. 

Еще существует один метод при котором можно с легкостью оценить абсолютную влажность зная показатели относительной влажности. Для этого нужно произвести измерения температуру по таблице найти величину в соответствии с температурой, а после величину относительной влажности просто перемножить на плотность насыщенного пара и разделить на сто процентов, и мы узнаем абсолютную влажность воздуха. Чтобы не заморачиваться с расчетами, а также провести комплексное исследование можно обратиться в лабораторию «ЭкоТестЭкспресс».

Теперь рассмотрим такое понятие как относительная влажность воздуха формула φ = ρ / ρ0 • 100%. Всегда указывает на уровень близости водяного пара, который имеется в воздухе, а также его принадлежность насыщения при нужной температуре. Как определить относительную влажность воздуха формула. Влажность воздуха возможно вычислить с помощью плотности паров воды через давление. Стоит отметить, что при низкой влажности вода начинает очень быстро испаряться, при влажности в сто процентов происходит так называемое равновесие между жидкостью и паров в воздухе, а вот если важность повышается больше 100 процентов начинает выпадать роса, это явление еще по-другому можно назвать как точка росы.

Как найти относительную влажность воздуха формула, для того что бы оценить относительную влажность воздуха достаточно обратиться к психрометрическому методу. При помощи этого метода можно определить влажность при данных двух точных термометров. Для начала измерения необходимо взять один термометр и измерить температуру помещения, после необходимо взять другой термометр и завернуть его в мокрую ткань, обвернутый термометр таки м вот образом будет показывать лишь свою собственную температуру, которая напрямую будет зависеть от интенсивности испарения воды с поверхности. 

Итак, чем меньше будет водяного пара в воздухе на момент исследования, тем быстрее будет испарение с измоченной ткани на термометре, и, следовательно, тем ниже будут его показания. Именно этот метод измерения и называется психометрический. После взятая разница между двумя термометрами и буде именно определять относительную влажность в воздухе.  Также можно обратиться в частную лабораторию «ЭкоТестЭкспресс» и она поможет произвести вам измерение относительной влажности воздуха, а также провести множество других исследований, включая исследование радиации.



Закажите бесплатно консультацию эколога


Относительная влажность воздуха формула через температуру

Стоит отметить, что массовая доля паров в воздух может напрямую зависеть от температуры. Доказано, что при повышении температуры начинает расти и давление насыщенных паров воды. Поэтому при том что воздух начинает охлаждаться при понижении температуры и пар начинает перенасыщаться наступает момент, когда лишний пар выпадает в виде кристаллов льда или же туманна. Существует определённая таблица показателей относительной влажности в помещении при той или иной температуре. Таким образом проведана не тяжелые расчеты исходя из данных таблице легко и просто выяснить как будет меняться влажности в зависимости поднятия или снижения температуры помещения.

Стоит отметить что относительная влажность есть очень важным экологическим показателем окружающей среды. Так вот при сильно низкой или же сильно высокой влажности человек начинает себя намного хуже чувствовать быстро утомляется, а также у него ухудшается память и восприятие окружающей среды. Стоит отметить что даже все вещи, которые находиться в наших квартирах или же офисах и продукты стоит хранить при определенной влажности воздухе что бы они не пришли в непригодность раньше времени. Даже огромное количество технологических процессов разрешены лишь при определённой влажности воздуха, а также при строгом контроле паров воды в воздухе. 

Установлены общепринятые нормы влажности воздуха в помещении для техники и людей. Так вот для комфортного пребывания человека в помещении влажность должна быть в пределах 45-65 процентов, также и для компьютерной и бытовой техники влажность должна быть 45-65 процентов не больше, что касается мебели, а также музыкальных инструментов то для нее влажность должна быть 40-60 процентов. Также устанавливается и предел влажности воздуха к примеру, для библиотек и музеев там она тоже е должна превышать порог 40-60 процентов.

Какая формула описывает относительную влажность воздуха

Итак, относительная влажность воздуха формула физика расписывается так φ = это есть показатель абсолютной или же максимальной влажности, не стоит забывать о том, что относительная влажность преимущественно описывается в процентах. Итак, а эти величины в свою очередь могут быть объеденены между собой соотношением φ= (fЧ100)/fmax.

Сама по себе формула расчета относительной влажности воздуха проста в применении, школьники на уроках физики легко справляются с лабораторными работами по вычислению относительной, а также абсолютной влажности помещений.

Определение влажности воздуха при помощи психрометра

Для начала поговорим о том, что определяет собой психрометр – это прибор который сконструирован из двух идентичных термометров, емкость первого термометра обтянут кусочком батиста, а его свободный конец погружен в резервуар с дистиллированной водой. При испарении воды в одном термометре его показания будут ниже по сравнению у термометров в котором нет воды. Итак, зная все показатели термометров возможно с легкостью оценить относительную влажность окружающего воздуха, а также абсолютивную влажность или же дефицит влажности. Вот так легко и просто, имея психрометр, можно определить влажность в помещении.


 Если у вас возникли подозрения, что в вашей квартире повышенная влажность вы можете обратиться в частную независимую лабораторию “ЭкоТестЭкспрес” и наши специалисты измерять влажность в помещении и, если она будет повышена подскажут методы устранения этой проблемы. Не стоит забывать о том, что повышенная влажность в квартире влечет за собой ряд негативных воздействий на здоровье. Также вы можете провести исследование материалов для того, чтобы обезопасить себя и своих близких.

ecotestexpress.ru

Что такое влажность воздуха? Как правильно измерять влажность? Давление водяного пара. Таблицы и примеры расчета

Измерение влажности

 

Здесь и далее мы будем говорить о влажности воздуха и газов. В отличие от температуры, с определением и физическим пониманием влажности проблем нет. Это количество воды, содержащееся в единице объёма воздуха. Но мы столкнулись в своей работе с тем, что люди, занимающиеся профессионально измерениями не чувствуют этот физический параметр и соответственно не могут провести элементарные расчёты и объяснить многие явления связанные с влажностью. Связано это во многом с тем, что в отличие от температуры мы не ощущаем влажность так явно (См. статью: Что такое температура? Как правильно измерять температуру? Что выбрать: термосопротивление или термопару? Советы по применению.). Представьте, что вы вышли зимним утром из дома. Какая температура на улице, вы сможете сказать с точностью 3…5⁰С, а вот вопрос, какая сейчас относительная влажность, поставит вас в тупик. В то же время влажность воздуха является очень важным параметром, непосредственно влияющим на самочувствие и работоспособность человека. Очень важно знать и поддерживать определённую влажность во многих отраслях промышленности и сельском хозяйстве. 

Что такое влажность воздуха

 

Существуют несколько единиц измерения относительной влажности воздуха. 
1. Абсолютная влажность — это количество воды в единице объёма воздуха, А(г/м3). 
2. Для определения второй единицы измерения нужно внимательно посмотреть на рисунок, отображающий движение молекул воды в закрытом сосуде, залитом до определённого уровня водой. Через некоторое время в этом сосуде два процесса: испарения и конденсации молекул воды выровняются и мы получим насыщенный водяной пар, который создаёт давление на стенки сосуда равное давлению насыщенного водяного пара, Ps(Ра). В воздухе всегда присутствуют молекулы воды, но их концентрация ниже, чем над водной поверхностью. Они так же, как и другие молекулы воздуха создают давление. Это давление, создаваемое именно молекулами воды, называется парциальным давлением водяного пара, P(Па). Отношение парциального давления водяного пара к насыщенному давлению водяного пара, выраженное в процентах называется относительной влажностью воздуха:

Из определения вытекает, что над поверхностью воды относительная влажность воздуха равна 100 %. И обратно, при 100%-ой влажности воздуха наблюдается конденсация влаги. Давление насыщенного водяного пара растёт при увеличении температуры. Если в изолированном помещении со 100%-ой влажностью повысить температуру, то относительная влажность резко снизится. 

3. Из второй единицы измерения следует третья. Если в замкнутом объёме с определённой влажностью уменьшать температуру, то будет увеличиваться относительная влажность воздуха. При определённой температуре относительная влажность станет равной 100 %. Эта температура называется температурой точки росы. Для отрицательных температур существует своя точка росы — точка инея. Само определение подсказывает один из способов определения влажности воздуха в некотором объёме. Нужно медленно охлаждать какой-то предмет, контролируя его температуру. Температура, при которой на предмете возникнет водяная плёнка сконденсировавшихся молекул воды, будет равна температуре точки росы в данном объёме. 

Ниже приведены выражения для расчёта давления насыщенного водяного пара над поверхностью воды Psw и льда Psi в зависимости от температуры:

 

Значения давления насыщенного пара над поверхностью воды (Рsw) и льда (Рsi)

Таблица 1.  

Т,°C

psw, Па

psi, Па

Т,°C

psw, Па

psi, Па

Т,°C

psw, Па

psi,Па

-50

6,453

3,924

-33

38,38

27,65

-16

176,37

150,58

-49

7,225

4,438

-32

42,26

30,76

-15

191,59

165,22

-48

8,082

5,013

-31

46,50

34,18

-14

207,98

181,14

-47

9,030

5,657

-30

51,11

37,94

-13

225,61

198,45

-46

10,08

6,38

-29

56,13

42,09

-12

244,56

217,27

-45

11,24

7,18

-28

61,59

46,65

-11

264,93

237,71

-44

12,52

8,08

-27

67,53

51,66

-10

286,79

259,89

-43

13,93

9,08

-26

73,97

57,16

-9

310,25

283,94

-42

15,48

10,19

-25

80,97

63,20

-8

335,41

310,02

-41

17,19

11,43

-24

88,56

69,81

-7

362,37

338,26

-40

19,07

12,81

-23

96,78

77,06

-6

391,25

368,84

-39

21,13

14,34

-22

105,69

85,00

-5

422,15

401,92

-38

23,40

16,03

-21

115,32

93,67

-4

455,21

437,68

-37

25,88

17,91

-20

125,74

103,16

-3

490,55

476,32

-36

28,60

19,99

-19

136,99

113,52

-2

528,31

518,05

-35

31,57

22,30

-18

149,14

124,82

-1

568,62

563,09

-34

34,83

24,84

-17

162,24

137,15

0

611,65

611,66

 

Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (Рsw) 

Таблица 2.  

Т, °C

psw, Па

Т, °C

psw, Па

Т, °C

psw, Па

Т, °C

psw, Па

0

611,65

26

3364,5

52

13629,5

78

43684,4

1

657,5

27

3568,7

53

14310,3

79

45507,1

2

706,4

28

3783,7

54

15020,0

80

47393,4

3

758,5

29

4009,8

55

15759,6

81

49344,8

4

814,0

30

4247,6

56

16530,0

82

51363,3

5

873,1

31

4497,5

57

17332,4

83

53450,5

6

935,9

32

4760,1

58

18167,8

84

55608,3

7

1002,6

33

5036,0

59

19037,3

85

57838,6

8

1073,5

34

5325,6

60

19942,0

86

60143,3

9

1148,8

35

5629,5

61

20883,1

87

62524,2

10

1228,7

36

5948,3

62

21861,6

88

64983,4

11

1313,5

37

6282,6

63

22878,9

89

67522,9

12

1403,4

38

6633,1

64

23936,1

90

70144,7

13

1498,7

39

7000,4

65

25034,6

91

72850,8

14

1599,6

40

7385,1

66

26175,4

92

75643,4

15

1706,4

41

7787,9

67

27360,1

93

78524,6

16

1819,4

42

8209,5

68

28589,9

94

81496,5

17

1939,0

43

8650,7

69

29866,2

95

84561,4

18

2065,4

44

9112,1

70

31190,3

96

87721,5

19

2198,9

45

9594,6

71

32563,8

97

90979,0

20

2340,0

46

10098,9

72

33988,0

98

94336,4

21

2488,9

47

10625,8

73

35464,5

99

97795,8

22

2646,0

48

11176,2

74

36994,7

100

101359,8

23

2811,7

49

11750,9

75

38580,2

 

 

24

2986,4

50

12350,7

76

40222,5

 

 

25

3170,6

51

12976,6

77

41923,4

 

 

 

Относительная влажность при отрицательной температуре Ψi

поправочный коэффициент k = psw / psi. 

Значения поправочного коэффициента «k» при различной температуре:

Таблица 3.  

Т,⁰С

0

-10

-20

-30

-40

0

1

1,104

1,219

1,347

1,489

-1

1,01

1,115

1,231

1,361

1,504

-2

1,02

1,126

1,243

1,374

1,519

-3

-1,03

1,137

1,256

1,388

1,534

-4

1,04

1,148

1,269

1,402

1,549

-5

1,05

1,16

1,281

1,416

1,565

-6

1,061

1,171

1,294

1,43

1,58

-7

1,071

1,183

1,307

1,445

1,596

-8

1,082

1,195

1,32

1,459

1,612

-9

1,093

1,207

1,334

1,474

1,628

 

Значения абсолютной влажности газа с относительной влажностью по воде 100% при различной температуре

Таблица 4.

 

Примеры расчёта относительной влажности и точки росы

Пример 1. 

Задача. Относительная влажность воздуха при температуре 20⁰С составляет 55%. Определить точку росы воздуха. 

Решение. Из Таблицы 2. давление насыщенного водяного пара при температуре 20⁰С равно 2340 Па. Определяем парциальное давление водяного пара в воздухе: 

p = ps (Ψ/100) = 2340 x 55 / 100 = 1287 Па 

Из Таблицы 2.находим температуру: 10,5⁰С. 

Пример 1. 

Задача. Параметры воздуха снаружи: Т = -10⁰С, Ψ=100%; в помещении: Т = 20⁰С. Чему равна отн. влажность в помещении? 

Решение. Из Таблицы 2. находим значение давления насыщенного водяного пара Рsн при температуре -10⁰С. Это давление равно парциальному давлению водяного пара в помещении. Из Таблицы 2. находим, чему равно давление насыщенного водяного пара Psп при 20⁰С в помещении. 

Ψп = Рsн / Psп х 100%
Ψп = 286/ 2340 х 100 % = 12,2%

Сенсоры для измерения влажности воздуха


Для определения влажности воздуха существуют как прямые, так и косвенные методы. Из прямых можно привести метод определения температуры точки росы по конденсации на зеркале. Это очень точный метод, позволяющий измерять малые значения влажности. Однако сами приборы — достаточно дорогие. Метод требует времени и неприспособлен для контроля быстрых процессов. В основном его используют в лабораториях для определения влажности сухих газов. 


Существует также спектрометрический метод прямого подсчёта молекул воды в воздухе. Но он также не подходит для промышленного применения. Наиболее популярным методом измерения является психрометрический, по разнице показаний сухого и влажного термометров. Но этот метод требует чётко задаваемой постоянной скорости обдува влажного термометра. Большинство же психрометров просто крепятся на стене и верить им, конечно же, нельзя. И из-за неконтролируемой скорости обдува и из-за недостоверного измерения температуры воздуха. 

Беда в том, что люди привыкли к этим приборам и ссылаются на их показания, как единственно верные. 

Для производства электронных датчиков и измерителей относительной влажности чаще всего используют емкостные полимерные чувствительные элементы. Данные сенсоры представляют собой подложку с нанесённым нижним металлическим слоем, слой полимера, легко адсорбирующего влагу, верхний пористый слой металлизации. При изменении влажности меняется как толщина полимера, так и его диэлектрические параметры, что приводит к изменению ёмкости сенсора. В последнее время внимание к этим сенсорам сильно выросло, так как появилась возможность создания датчиков с цифровым выходом с уже откалиброванным выходным сигналом. 

Особенности применения измерителей влажности воздуха с емкостным чувствительным элементом

 

К сожалению, емкостные чувствительные элементы реагируют не только на влажность, но и на большинство неинертных газов, что приводит к дополнительной погрешности, а часто и к полной деградации сенсора. При длительном нахождении сенсора при высокой влажности его необходимо просушить при повышенной температуре по методике, предоставляемой изготовителем. Полимер не может работать при высокой температуре, ограничивая диапазон использования измерителя. Нельзя допускать конденсации влаги на чувствительном элементе, так как это приведёт к коррозии тонкоплёночной структуры сенсора. Сенсор необходимо защищать от воздействия солнечных лучей, касания руками, различных загрязнений. Именно сенсор влажности определяет технические параметры и срок службы измерителя влажности. Поэтому так важно, чтобы сенсоры были взаимозаменяемы. Именно поэтому межповерочный интервал для измерителей влажности равен всего 1-му году. Лучшее значение абсолютной погрешности для измерителя влажности промышленного применения на сегодня, это — ±2,0%. 

Необходимо помнить, что относительная влажность воздуха по определению очень сильно зависит от температуры. Колебания температуры воздуха по объёму помещения в ±1⁰С могут приводить к колебаниям относительной влажности в ±5% и более. Если зимой ваш электронный гигрометр показывает отн. влажность в 7%, а психрометр – 30%, то это отнюдь не означает, что гигрометр сломался. Так и есть. Просто снимите со стены психрометр и положите подальше в шкаф. 

Директор НПК «Рэлсиб» Игорь Ландочкин

relsib.com

Как найти абсолютную влажность воздуха 🚩 абсолютная влажность формула 🚩 Естественные науки

Вам понадобится

  • — термометры;
  • — психрометр;
  • — гигрометр;
  • — стакан с холодной водой.

Инструкция

Если точные показатели влажности воздуха не обязательны, попробуйте сориентироваться по собственному самочувствию. Если воздух в комнате слишком сухой, возникнет ощущение сонливости, повысится утомляемость, появится состояние рассеянности.

Узнать влажность воздуха можно без специальных приборов, достаточно провести эксперимент. Возьмите небольшой стаканчик или стопку, наберите холодной воды и оставьте в холодильнике на день.

Охлажденную посуду перенесите в то помещение, где бы вы хотели узнать влажность воздуха. Поместите ее вдали от батарей, бытовой техники и понаблюдайте несколько минут за поверхностью стекла.

Если стенки стаканчика сразу запотели, но быстро высохли, значит, в комнате влажность пониженная — воздух сухой. Если побежали небольшие узкие ручейки, значит в помещении оптимальная влажность воздуха, если ручейки растеклись — влажность воздуха высокая. Чтобы узнать влажность воздуха более точно, необходимы специальные приборы. Такие точные параметры нужны садоводам при выращивании рассады в комнатных условиях; необходимы там, где есть младенцы; важны в некоторых производственных помещениях.

Возьмите два термометра. Один из них оберните влажной тряпочкой, увлажняйте ее по мере высыхания или опустите этот термометр в чашечку с водой.

Понаблюдайте за показаниями приборов — значения влажного термометра будут ниже сухого. Далее воспользуйтесь специальной таблицей.

Запишите или запомните показания обоих термометров, посчитайте разницу, найдите полученные параметры в таблице. Обозначение относительной влажности воздуха будет находиться на пересечении показателей.

Приобретите специальное устройство, которое называется «психрометр». Его действие основано на показаниях двух термометров, а в составе имеется полная таблица. Существует несколько видов психрометров — станционные, дистанционные и аспирационные. Станционные укрепляются в специальной метеорологической будке на штативе, а точность показаний такого прибора зависит от скорости воздушных потоков внутри будки.

Аспирационный психрометр состоит из двух термометров, таблицы и вентилятора, который обеспечивает постоянную скорость потока воздуха. Термометры закреплены в специальной оправе, защищающей их от воздействия прямых солнечных лучей.

В дистанционном психрометре используются термопары, термометры сопротивления, термисторы. Прибор имеет сложную конструкцию и требует постоянного снабжения дистиллированной водой, но характеризуется меньшей погрешностью.

Узнайте влажность воздуха с помощью гигрометра. Этот измерительный прибор бывает разных типов – весовой, волосной, пленочный. Действие каждого из них основано на различных принципах. Узнать о действии прибора подробно можно непосредственно в магазине — спросите инструкцию или получите консультацию у продавца.

Видео по теме

Полезный совет

Наиболее комфортные значения для человека — 40-60%. Влажность воздуха в помещении можно повысить или понизить искусственным путем. Поставьте емкости с водой при низких показателях, а при высоких — включайте отопительные приборы.

Источники:

  • Психрометрическая таблица, температура и влажность воздуха, атмосферное давление

www.kakprosto.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 большую 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

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о