Влажность воздуха характеризуется следующими показателями:
Упругость водного пара (е ) – парциальное давление водного пара в воздухе. Выражается в н/м 2 или мб (миллибарах). Упругость водного пара е можно определить по психрометрической формуле:
e = E " – A(t – t ") p , (3.1)
где E " – упругость насыщения водяного пара при температуре смоченного термометра;
t – температура сухого термометра, °С;
t " – температура смоченного термометра, °С;
р – атмосферное давление, мб;
А – коэффициент, который зависит от скорости ветра. Для станционного психрометра А=0,0007947, для аспирационного психрометра А=0,000662.
При каждой температуре упругость пара е не может превышать некоторого предельного значения Е. Водяной пар, упругость которого достигла предельного значения (е = Е ), называется насыщенным. Упругость насыщенного пара Е называют упругостью насыщения. Значение Е определяется для конкретного значения температуры воздух по формулам:
Мб (над водой) (3.2)
,
мб. (над льдом)
(3.3)
Дефицит влажности d – это разность между упругостью насыщения при данной температуре и упругостью водного пара, который содержится в воздухе.
d = Е - е, (мб) (3.4)
Относительная влажность r – отношение упругости водного пара, который содержится в воздухе к упругости насыщения при данной температуре над плоской поверхностью чистой воды.
(3.5)
Точка росы τ – это температура, до которой нужно охлаждать воздух при постоянном давлении, чтобы водяной пар, который содержится в нем стал насыщенным.
Разность между температурой воздуха и точкой росы называется дефицитом точки росы (Д):
Д = t - τ , °С (3.6)
Абсолютная влажность а – масса водного пара, который помещается в единице объема воздуха.
, г/м 3 ,
(3.7)
где α – объемный коэффициент теплового расширения газов, равный 0,004;
t – температура воздуха в °С;
е – упругость водяного пара, гПа;
Между абсолютной влажностью и упругостью водяного пара (в системе СИ), существует соотношение:
а = 2,17· 10 -3 · е/T кг/м 3 , (3.8)
где е – упругость водяного пара, гПа;
T – температура в градусах Кельвина.
, г/м 3 (3.9)
Удельная влажность q – это отношения массы водяного пара к массе влажного воздуха.
,
г/кг влажного воздуха
(3.10)
Отношение смеси S – это отношения массы водяного пара к массе сухого воздуха в фиксированном объеме влажного воздуха.
, (3.11)
Дефицит точки росы τ – это разность между температурой воздуха и точкой росы.
Один из очень важных показателей в нашей атмосфере. Она может быть как абсолютной, так и относительной. Как измеряется абсолютная влажность и какую формулу нужно для этого применить? Об этом вы сможете узнать, прочитав нашу статью.
Влажность воздуха - что это такое?
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.
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%. Далее мы выясним, что такое абсолютная и относительная влажность воздуха. Также рассмотрим, какая разница существует между этими двумя показателями.
Абсолютная влажность: определение и формула
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.
Г/м 3 - это единица измерения, в которой исчисляется абсолютная влажность. Формула для её расчёта следующая:
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.
Относительная влажность
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.
Методы измерения влажности воздуха
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.
Влажность воздуха как важный экологический показатель
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.
В заключение...
Таким образом, абсолютная влажность воздуха - это важнейший показатель, который дает нам представление о состоянии и особенностях воздушных масс. При этом нужно уметь отличать эту величину от относительной влажности. И если последняя показывает долю водяного пара (в процентах), которая присутствует в воздухе, то абсолютная влажность - это фактическое количество водяного пара в граммах в одном кубическом метре воздуха.
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — содержание водяного пара в воздухе, характеризуемое рядом величин. Вода, испарившаяся с поверхности материков и океанов при их нагревании, попадает в атмосферу и сосредотачивается в нижних слоях тропосферы. Температура, при которой воздух достигает насыщения влагой при данном содержании водяного пара и неизменном давлении, называется точкой росы.
Влажность характеризуется следующими показателями:
Абсолютная влажность (лат. absolutus — полный). Она выражается массой водяного пара в 1 м³ воздуха. Исчисляется в граммах водяного пара на 1 м³ воздуха. Чем выше температура воздуха, тем больше абсолютная влажность, так как больше воды при нагревании переходит из жидкого состояния в парообразное. Днем абсолютная влажность больше, чем ночью. Показатель абсолютной влажности зависит от географического положения данной точки: в полярных широтах, например, она равна до 1 г. на 1 м³ водяного пара, на экваторе до 30 грамм на 1 м³; в Батуми (Грузия, побережье Черного моря) абсолютная влажность составляет 6 г. на 1 м³, а в Верхоянске (Россия, Северо-Восточная Сибирь) — 0,1 грамма на 1 м³. От абсолютной влажности воздуха в большой степени зависит растительный покров местности;
Относительная влажность. Это отношение количества влаги, находящейся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при той же температуре. Исчисляется относительная влажность в процентах. Например, относительная влажность равна 70%. Это значит, что воздух содержит 70% того количества пара, которое он может вместить при данной температуре. Если суточный ход абсолютной влажности прямо пропорционален ходу температур, то относительная влажность обратно пропорциональна этому ходу. Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности, равной 40-75%. Отклонение от нормы вызывает болезненное состояние организма.
Воздух в природе редко бывает насыщенным водяными парами, но всегда содержит какое-то его количество. Нигде на Земле не была зарегистрирована относительная влажность, равная 0%. На метеорологических станциях влажность измеряется с помощью прибора гигрометра, кроме того, используются приборы-самописцы — гигрографы;
Воздух насыщенный и ненасыщенный. При испарении воды с поверхности океана или суши воздух не может вмещать водяной пар беспредельно. Этот предел зависит от температуры воздуха. Воздух, который больше не может вместить влагу, называется насыщенным. Из этого воздуха при малейшем охлаждении его начинают выделяться капельки воды в виде росы, туманов. Это происходит потому, что вода при охлаждении переходит из газообразного состояния (пар) в жидкое. Воздух, находящийся над сухой и теплой поверхностью, обычно содержит водяного пара меньше, чем мог бы содержать при данной температуре. Такой воздух называется ненасыщенным. При его охлаждении не всегда выделяется вода. Чем воздух теплее, тем больше его способность к влагопоглощению. Например, при температуре —20°С воздух содержит не более 1 г/м³ воды; при температуре + 10°С — около 9 г/м³, а при +20°С — около 17 г/м³. Поэтому при кажущейся сильной влажности воздуха в тундре и его сухости в степи абсолютная влажность их может быть одинакова благодаря их разнице в температуре.
Расчет влажности воздуха имеет большое значение не только для определения погоды, но и для проведения многих технических мероприятий, при хранении книг и музейных картин, при лечении легочных болезней и особенно при орошении полей.
Влажность воздуха. Для характеристики влажности воздуха пользуются понятиями: упругость водяного пара, абсолютная влажность,физиологическая относительная влажность, дефицит насыщения и точка росы.
Упругость паров в воздухе - это напряжение водяных паров, выраженное в единицах давления (мм рт.ст., бары, Н/м 52 0). Упругость водяного пара в состоянии насыщения им воздуха называется максимальной упругостью , или упругостью насыщения при данной температуре. Каждой температуре соответствует определенный максимум количества водяных паров, больше которого воздух не может поглотить. Превышение этого предела вызывает конденсацию и выпадение из воздуха капельно-жидкой воды.
Абсолютная влажность - это содержание водяного пара,выраженное в граммах на 1 м 3 , в миллиметрах давления ртутного столба, или в системе СИ - в паскалях (1 Ра = Н/м2).
Относительная влажность представляет собой отношение фактической упругости водяного пара в воздухе к упругости насыщения при данной температуре, выраженное в процентах.
Дефицит насыщения - это разница между упругостью насыщения и фактической упругостью пара в воздухе или между величинами максимальной и абсолютной влажности.
Точка росы - температура, при которой абсолютная влажность воздуха достигает насыщения, то есть становится максимальной.
Физиологическая относительная влажность) - отношение количества фактически содержащихся водяных паров в воздухе к их максимальному количеству, которое может содержаться в воздухе при температуре поверхности тела человека и легких, то есть, соответственно, при 34 и 37 С (выражается также в процентах). Испарение с поверхности тела и дыхательных путей при температурах ниже указанных возможно, даже если воздух будет полностью насыщен, так как, нагреваясь в дыхательных путях и у поверхности тела до 34 и 37 5о 0С, он становится более влагоемким.
Влажность воздуха влияет на отдачу тепла испарением пота. Интенсивность испарения пота зависит от температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Чем больше дефицит насыщения и выше скорость движения воздуха, тем интенсивнее идет испарение пота. При этом теряется такое количество тепла, что движущийся воздух (ветер) оказывает благоприятное действие даже при температурах, значительно превышающих температуру тела. Установлено, что ветер ухудшает самочувствие и уменьшае работоспособность при температуре 37,0 5о 0С только в случае 100% насыщения воздуха водяными парами. При влажности воздуха, равной 60%, ветер перестает оказывать благоприятное действие только при температуре свыше 43,3 С, а при влажности 30% - при температуре выше 60 С.
При низких температурах влажность воздуха мало влияет на теплоотдачу с поверхности тела в связи с тем, что в морозном воздухе из-за небольшой его влагоемкости даже при полном насыщении содержится незначительное количество водяных паров.В гигиенической практике принято нормировать относительную влажность в связи с тем, что по ее величине удобнее судить о влиянии влажности, а также иных факторов среды на теплообмен человека. Считается, что оптимальная величина относительной влажности находится в пределах 50-60%; приемлемая нижняя величина 30%, верхняя - 70%, крайняя нижняя - 10-20%, а крайняя верхняя 80-100%. Для измерения используют: гигрометр, психрометр.
Скорость движения воздуха. Гигиеническое значение. Зависимость воздействия на человека от температуры и влажности воздуха. Методы и средства измерения. Оценка.
Движение воздуха. Основным фактором, обусловливающим движение воздуха (ветер), является разница давлений и температур. Движение воздуха характеризуется скоростью, направлением, формой(ламинарное, турбулентное) и продолжительностью Движущийся воздух в очень большой мере влияет на величину переноса тепла конвекцией. Под конвекцией понимают перенос тепла движущимися молекулами воздуха (и жидкостей) в среде с нарушенным тепловым равновесием.Чем выше скорость движения воздуха, тем выше теплоотдача. Охлаждающее действие ветра резко увеличивается при отрицательных температурах воздуха. Скорость движения его порядка сотых долей метра в секунду уже ощущается человеком.Следует заметить, что ветер, оказывая давление на поверхность одежды, облегчает проникновение холодного воздуха в пододежное пространство и ускоряет общее охлаждение организма. По мере повышения температуры окружающего воздуха и уменьшения температурной разницы теплопотеря конвекцией снижается.Если температура воздуха становится равной температуре кожи(34 С), теплоотдача этим путем прекращается вовсе, а если превышает ее, то устанавливается обратный поток тепла от воздуха к телу (конвекционное нагревание). Однако согревающее действие на тело движущегося воздуха имеет место лишь в том случае, если количество передаваемого нагретым воздухом тепла окажется большим,чем его потери за счет испарения пота. Это наблюдается или при очень высокой температуре воздуха (свыше 60 С) или при более низких температурах, но при 100% влажности воздуха, когда испарение пота прекращается. Во всех других случаях (то есть при влажности менее 100% и температуре воздуха ниже 60 С) движущийся воздух оказывает охлаждающее действие. Охлаждающее действие подвижного воздуха используется для улучшения условий обитаемости в танках и других объектах, имеющих источники тепловых излучений. Движение воздуха снимает излишек тепла, падающего на поверхность тела, благодаря чему становится возможной работа при величинах радиации, превосходящих предельно переносимые.
При средних температурах воздуха (от 18 до 20 С) в помещениях оптимальной величиной скорости движения воздуха считается 0,05 - 0,25 м/с, допустимой - 0,3 м/с. При низких температурах максимально переносимые скорости движения воздуха - 3-5 м/с. Средства для измерения: анемометр, кататермометр.
28. Воздух закрытых обитаемых помещений. Причины, изменяющие его естественный состав и уровень загрязнения. Профилактика неблагоприятного воздействия на человека. Воздух в обитаемых помещениях содержит столько же кислорода, однако биологически он не активен. В нем отсутствует “нечто”, необходимое организму и дающее ему бодрость и здоровье. Этим “нечто” является атмосферное электричество, а точнее - его носители, ионы газов. Основное применение ионизаторов - создание в помещениях оптимальной концентрации отрицательно заряженных аэроионов, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности. Лишенный аэроионов воздух - "мертвый", ухудшает здоровье и ведет к заболеваниям. Любая болезнь начинается с нарушения обмена веществ в клетках организма, проявлением чего является уменьшение их отрицательного заряда, и это меняет коллоидное состояние клеток, выделению в кровоток их содержимого и внутрисосудистому свертыванию крови. Отрицательный заряд клеток можно восстановить медикаментозными средствами (гепарин) и путем вдыхания воздуха, с избытком отрицательных аэроионов кислорода. Эти аэроионы, поступая в легкие, проникают в кровь и разносятся по всему организму, восстанавливая отрицательный заряд клеток, стимулируя обмен веществ и оказывая антитромботическое действие.
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.
Единицы измерения и особенности определения понятия «влажность»
- 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.
Методы определения
Титратор Карла Фишера
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 влажности и относительной влажности воздуха. Влажность может вносить существенную погрешность в вес предмета. Килограмм сахара или зерна с влажностью 5 % и 10 % будет содержать разное количество сухого сахара или зерна.
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.
Влажность воздуха
Влажность воздуха - это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли - одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата .
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 около 28,5 кг водяного пара.
Величины измерения влажности газа
Для обозначения содержащейся в воздухе влаги используются следующие величины:
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); максимальная влажность воздуха (граница насыщения) 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) , то есть между упругостью насыщения и фактической упругостью пара ; 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; температура мокрого 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.Примечания
Литература
- Усольцев В. А. Измерение влажности воздуха. - Л. : Гидрометеоиздат, 1959.
- Берлинер М. А. Измерения влажности. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М .: Энергия, 1973.
См. также
| Погода | |
|---|---|
| Времена года | Зима Весна Лето Осень |
| Атмосферные осадки | Дождь Морось Град Снег Крупа Роса Иней Изморозь Гололёд |
| Прогноз и Облачность Влажность (абсолютная и | |
