Vlhkost je ve fyzice symbolem. Jaká vlhkost vzduchu je v bytě považována za normální - důležitost parametru a jeho normy
Hmotnost, přesněji řečeno hmotnost, vodní páry obsažené v 1 m3 vzduchu se nazývá absolutní vlhkost. Jinými slovy, toto hustota vodní páry ve vzduchu. Při stejné teplotě může vzduch absorbovat určité množství vodní páry a dosáhnout stavu úplného nasycení. ve stavu jeho nasycení je tzv vlhkostní kapacitu.
Vlhkost vzduchu se prudce zvyšuje s rostoucí teplotou. poměr velikosti absolutní vlhkost vzduchu při dané teplotě na hodnotu jeho vlhkostní kapacity při stejné teplotě se nazývá relativní vlhkost.
K určení teploty a relativní vlhkost použijte speciální zařízení - psychrometr. Psychrometr se skládá ze dvou teploměrů. Kulička jednoho z nich je navlhčena gázovým krytem, jehož konec je spuštěn do nádoby s vodou. Druhý teploměr zůstane suchý a ukazuje okolní teplotu. Mokrý teploměr ukazuje nižší teplotu než suchý teploměr, protože vlhkost z gázy vyžaduje určité množství tepla. Teplota vlhkého teploměru se nazývá limit chlazení. Rozdíl mezi hodnotami suchého a mokrého teploměru se nazývá psychrometrický rozdíl.
Mezi hodnotou psychrometrického rozdílu a relativní existuje určitý vztah. Čím větší je psychrometrický rozdíl při dané teplotě vzduchu, tím nižší je relativní vlhkost vzduchu a tím více vlhkosti může vzduch absorbovat. Při nulovém rozdílu dochází k nasycení vzduchu a dalšímu odpařování vlhkosti v takovém vzduchu se neděje.
Absolutní vlhkost
(F)- toto je množství vodní páry skutečně obsažené v 1 m 3 vzduchu:F\u003d m (hmotnost vodní páry obsažené ve vzduchu) / V (objem)
Běžně používaná jednotka absolutní vlhkosti je: (F)\u003d g/m 3
Relativní vlhkost
Relativní vlhkost: φ = (absolutní vlhkost)/(maximální vlhkost)Relativní vlhkost se obvykle vyjadřuje v procentech. Tyto veličiny spolu souvisí následujícím vztahem:
φ = (f×100)/fmax
Co je rosný bod
Jeden z velmi důležitých ukazatelů v naší atmosféře. Může být absolutní nebo relativní. Jak se měří absolutní vlhkost a jaký vzorec k tomu použít? O tom se můžete dozvědět přečtením našeho článku.
Vlhkost vzduchu - co to je?
Co je vlhkost? Toto je množství vody, které je obsaženo v jakémkoli fyzickém těle nebo médiu. Tento indikátor přímo závisí na samotné povaze média nebo látky a také na stupni poréznosti (pokud mluvíme o pevných látkách). V tomto článku si povíme o konkrétním typu vlhkosti – o vlhkosti vzduchu.
Z kurzu chemie všichni dobře víme, že atmosférický vzduch se skládá z dusíku, kyslíku, oxidu uhličitého a některých dalších plynů, které tvoří ne více než 1 % celkové hmotnosti. Ale kromě těchto plynů obsahuje vzduch také vodní páru a další nečistoty.
Vlhkost vzduchu je chápána jako množství vodní páry, která je aktuálně (a v daném místě) obsažena ve vzduchové hmotě. Meteorologové přitom rozlišují dvě její hodnoty: jde o absolutní a relativní vlhkost.
Vlhkost vzduchu je jednou z nejdůležitějších charakteristik zemské atmosféry, která ovlivňuje charakter místního počasí. Je třeba si uvědomit, že hodnota vlhkosti vzduchu není stejná - jak ve vertikálním řezu, tak v horizontálním (zeměpisném) řezu. Pokud jsou tedy v subpolárních zeměpisných šířkách relativní ukazatele vlhkosti vzduchu (ve spodní vrstvě atmosféry) asi 0,2-0,5%, pak v tropických šířkách - až 2,5%. Dále zjistíme, co je absolutní a relativní vlhkost. Zvažte také, jaký je rozdíl mezi těmito dvěma ukazateli.
Absolutní vlhkost: definice a vzorec
V překladu z latiny znamená slovo absolutus „plný“. Na základě toho je zřejmá podstata pojmu "absolutní vlhkost vzduchu". Tato hodnota, která ukazuje, kolik gramů vodní páry je skutečně obsaženo v jednom krychlovém metru konkrétní vzduchové hmoty. Tento indikátor je zpravidla označen latinským písmenem F.
G/m 3 je jednotka měření, ve které se vypočítává absolutní vlhkost. Vzorec pro jeho výpočet je následující:
V tomto vzorci písmeno m označuje hmotnost vodní páry a písmeno V objem konkrétní vzduchové hmoty.
Hodnota absolutní vlhkosti závisí na více faktorech. Především je to teplota vzduchu a povaha advekčních procesů.
Relativní vlhkost
Nyní zvažte, co je relativní vlhkost. Jedná se o relativní hodnotu, která ukazuje, kolik vlhkosti je obsaženo ve vzduchu v poměru k maximálnímu možnému množství vodní páry v této vzduchové hmotě při určité teplotě. Relativní vlhkost vzduchu se měří v procentech (%). A právě toto procento se často můžeme dozvědět v předpovědích počasí a zprávách o počasí.
Za zmínku stojí i tak důležitý pojem, jakým je rosný bod. Jedná se o jev maximálního možného nasycení vzduchové hmoty vodní párou (relativní vlhkost tohoto okamžiku je 100%). V tomto případě přebytečná vlhkost kondenzuje a tvoří se srážky, mlhy nebo oblačnost.
Metody měření vlhkosti vzduchu
Ženy vědí, že zvýšení vlhkosti v atmosféře poznáte pomocí nadýchaných vlasů. Existují však i jiné, přesnější, metody a technická zařízení. Jedná se o vlhkoměr a psychrometr.
První vlhkoměr vznikl v 17. století. Jeden z typů tohoto zařízení je přesně založen na vlastnostech vlasu měnit svou délku se změnami vlhkosti prostředí. Dnes už ale existují i elektronické vlhkoměry. Psychrometr je speciální přístroj, který má mokrý a suchý teploměr. Podle rozdílu v jejich ukazatelích a určení vlhkosti v určitém okamžiku.
Vlhkost vzduchu jako důležitý environmentální indikátor
Předpokládá se, že optimální pro lidské tělo je relativní vlhkost 40-60%. Indikátory vlhkosti také velmi ovlivňují vnímání teploty vzduchu člověkem. Při nízké vlhkosti se nám tedy zdá, že vzduch je mnohem chladnější než ve skutečnosti (a naopak). Proto cestující v tropických a rovníkových zeměpisných šířkách naší planety tak těžce prožívají horko a horko.
Dnes existují speciální zvlhčovače a odvlhčovače, které člověku pomáhají regulovat vlhkost vzduchu v uzavřených prostorách.
Konečně...
Absolutní vlhkost vzduchu je tedy nejdůležitějším ukazatelem, který nám dává představu o stavu a vlastnostech vzdušných hmot. V tomto případě je nutné umět odlišit tuto hodnotu od relativní vlhkosti. A pokud druhý ukazuje podíl vodní páry (v procentech), která je přítomna ve vzduchu, pak absolutní vlhkost je skutečné množství vodní páry v gramech v jednom krychlovém metru vzduchu.
Vlhkost je množství vodní páry v atmosféře. Tato vlastnost do značné míry určuje pohodu mnoha živých bytostí a také ovlivňuje počasí a klimatické podmínky na naší planetě. Pro normální fungování lidského těla se musí pohybovat v určitém rozmezí bez ohledu na teplotu vzduchu. Existují dvě hlavní charakteristiky vlhkosti vzduchu - absolutní a relativní:
- Absolutní vlhkost je množství vodní páry obsažené v jednom krychlovém metru vzduchu. Jednotkou absolutní vlhkosti je g/m3. Relativní vlhkost je definována jako poměr aktuální a maximální hodnoty absolutní vlhkosti při určité teplotě vzduchu.
- Relativní vlhkost se obvykle měří v %. S rostoucí teplotou se zvyšuje i absolutní vlhkost vzduchu z 0,3 při -30°C na 600 při +100°C. Hodnota relativní vlhkosti závisí především na klimatických pásmech Země (střední, rovníkové nebo polární zeměpisné šířky) a ročním období (podzim, zima, jaro, léto).
Pro stanovení vlhkosti existují pomocné pojmy. Například obsah vlhkosti (g/kg), tzn. hmotnost vodní páry na kilogram vzduchu. Nebo teplota "rosného bodu", kdy je vzduch považován za zcela nasycený, tzn. jeho relativní vlhkost je 100 %. V přírodě a chladicí technice lze tento jev pozorovat na površích těles, jejichž teplota je nižší než teplota rosného bodu ve formě kapiček vody (kondenzátu), námrazy nebo námrazy.
Entalpie
Existuje také něco jako entalpie. Entalpie je vlastnost tělesa (látky), která určuje množství energie uložené v jeho molekulární struktuře, která je k dispozici pro přeměnu na teplo při určité teplotě a tlaku. Ale ne všechna energie může být přeměněna na teplo, protože. část vnitřní energie těla zůstává v látce, aby byla zachována její molekulární struktura.
Výpočet vlhkosti
Pro výpočet hodnot vlhkosti se používají jednoduché vzorce. Takže absolutní vlhkost je obvykle označována p a definována jako
p = m aq. pára / V vzduch
kde m voda. pára - hmotnost vodní páry (g)
V vzduch - objem vzduchu (m 3), ve kterém je obsažen.
Obecně přijímaný zápis pro relativní vlhkost je φ. Relativní vlhkost se vypočítá podle vzorce:
φ \u003d (p / p n) * 100 %
kde p a p n jsou aktuální a maximální hodnoty absolutní vlhkosti. Nejčastěji se používá hodnota relativní vlhkosti, protože stav lidského těla do značné míry neovlivňuje váha vlhkosti v objemu vzduchu (absolutní vlhkost), ale spíše relativní obsah vody.
Vlhkost je velmi důležitá pro normální fungování téměř všech živých bytostí a zejména pro člověka. Jeho hodnota (podle experimentálních dat) by se měla pohybovat v rozmezí od 30 do 65 %, bez ohledu na teplotu. Například nízká vlhkost vzduchu v zimě (díky malému množství vody ve vzduchu) vede u člověka k vysychání všech sliznic, čímž se zvyšuje riziko nachlazení. Vysoká vlhkost naopak zhoršuje procesy termoregulace a pocení pokožky. To vytváří pocit dušení. Kromě toho je důležitým faktorem udržování vlhkosti vzduchu:
- pro provádění mnoha technologických procesů ve výrobě;
- obsluha mechanismů a zařízení;
- bezpečnost před zničením stavebních konstrukcí budov, interiérových prvků ze dřeva (nábytek, parkety atd.), archeologických a muzejních artefaktů.
Výpočet entalpie
Entalpie je potenciální energie obsažená v jednom kilogramu vlhkého vzduchu. Navíc v rovnovážném stavu plynu není absorbován a není emitován do vnějšího prostředí. Entalpie vlhkého vzduchu se rovná součtu entalpií jeho složek: absolutně suchého vzduchu a také vodní páry. Jeho hodnota se vypočítá podle následujícího vzorce:
I = t + 0,001 (2 500 + 1,93 t) d
Kde t je teplota vzduchu (°С) ad je jeho obsah vlhkosti (g/kg). Entalpie (kJ/kg) je specifická veličina.
Teplota vlhkého teploměru
Teplota vlhkého teploměru je hodnota, při které probíhá proces adiabatického (konstantní entalpie) nasycení vzduchu vodní párou. Pro určení jeho konkrétní hodnoty se používá I - d diagram. Nejprve se na něj aplikuje bod odpovídající danému stavu vzduchu. Poté je tímto bodem veden adiabatický paprsek, který jej protíná s čárou nasycení (φ = 100 %). A již od jejich průsečíku se projekce snižuje ve formě segmentu s konstantní teplotou (izoterma) a získává se teplota vlhkého teploměru.
I-d diagram je hlavním nástrojem pro výpočet / vykreslení různých procesů spojených se změnou stavu vzduchu - ohřev, chlazení, odvlhčování a zvlhčování. Jeho vzhled výrazně usnadnil pochopení procesů probíhajících v systémech a jednotkách pro kompresi vzduchu, ventilaci a klimatizaci. Tento diagram graficky znázorňuje úplnou vzájemnou závislost hlavních parametrů (teplota, relativní vlhkost, obsah vlhkosti, entalpie a parciální tlak vodní páry), které určují tepelně-vlhkostní bilanci. Všechny hodnoty jsou při specifickém atmosférickém tlaku. Obvykle je to 98 kPa.
Diagram je proveden v systému šikmých souřadnic, tzn. úhel mezi jeho osami je 135°. To přispívá ke zvětšení zóny nenasyceného vlhkého vzduchu (φ = 5 - 99 %) a značně usnadňuje grafické kreslení procesů probíhajících se vzduchem. Diagram ukazuje následující řádky:
- křivočará - vlhkost (od 5 do 100%).
- přímky - konstantní entalpie, teplota, parciální tlak a vlhkost.
Pod křivkou φ \u003d 100% je vzduch zcela nasycen vlhkostí, která je v něm ve formě kapalného (voda) nebo pevného (jinovatka, sníh, led). Je možné určit stav vzduchu ve všech bodech diagramu se znalostí jakýchkoli dvou jeho parametrů (ze čtyř možných). Grafická konstrukce procesu změny stavu vzduchu je značně usnadněna pomocí dodatečně vyneseného koláčového grafu. Ukazuje hodnoty poměru tepla a vlhkosti ε v různých úhlech. Tato hodnota je určena sklonem procesního paprsku a vypočítá se takto:
kde Q je teplo (kJ/kg) a W je vlhkost (kg/h) absorbovaná nebo uvolněná ze vzduchu. Hodnota ε rozděluje celý diagram do čtyř sektorů:
- ε = +∞ … 0 (topení + zvlhčování).
- ε = 0 … -∞ (chlazení + zvlhčování).
- ε = -∞ … 0 (chlazení + odvlhčování).
- ε = 0 … +∞ (ohřev + odvlhčování).
Měření vlhkosti
Přístroje pro měření relativní vlhkosti se nazývají vlhkoměry. K měření vlhkosti vzduchu se používá několik metod. Podívejme se na tři z nich.
- Pro poměrně nepřesná měření v běžném životě se používají vlasové vlhkoměry. V nich je citlivým prvkem kůň nebo lidský vlas, který je v napnutém stavu instalován v ocelovém rámu. Ukázalo se, že tyto vlasy v beztukové formě jsou schopny citlivě reagovat na sebemenší změny relativní vlhkosti vzduchu a měnit svou délku. Se zvyšující se vlhkostí se vlasy prodlužují a s ubývajícím se naopak zkracují. Ocelový rám, na kterém jsou vlasy upevněny, je spojen se šipkou zařízení. Šipka vnímá změnu velikosti vlasů z rámu a otáčí se kolem své osy. Zároveň udává relativní vlhkost na stupnici (v %).
- Pro přesnější termotechnická měření při vědeckém výzkumu se používají vlhkoměry kondenzačního typu a psychrometry. Relativní vlhkost měří nepřímo. Vlhkoměr kondenzačního typu je vyroben ve formě uzavřené válcové nádoby. Jeden z jeho plochých krytů je vyleštěn do zrcadlového lesku. Uvnitř nádoby je instalován teploměr a nalévá se trochu nízkovroucí kapaliny, jako je éter. Poté se ručním gumovým membránovým čerpadlem do nádoby načerpá vzduch, který tam začne intenzivně cirkulovat. Kvůli tomu se éter vaří, snižuje teplotu (ochlazuje) povrch nádoby a její zrcadlo, resp. Na zrcadle se objeví kapky vody zkondenzované ze vzduchu. V tomto okamžiku je nutné zaznamenat hodnoty teploměru, které budou ukazovat teplotu "rosného bodu". Poté se pomocí speciální tabulky určí odpovídající hustota syté páry. A podle nich i hodnota relativní vlhkosti.
- Psychrometrický vlhkoměr je dvojice teploměrů upevněných na základně se společnou stupnicí. Jeden z nich se nazývá suchý, měří skutečnou teplotu vzduchu. Druhá se nazývá mokrá. Teplota vlhkého teploměru je teplota, kterou má vlhký vzduch, když dosáhne nasyceného stavu a udržuje konstantní entalpii vzduchu rovnou počáteční, tj. je to limitní teplota adiabatického chlazení. U vlhkého teploměru je koule obalena batistovou látkou, která je ponořena do nádoby s vodou. Na tkanině se odpařuje voda, což vede ke snížení teploty vzduchu. Tento proces chlazení pokračuje, dokud není vzduch kolem balónku zcela nasycen (tj. 100% relativní vlhkost). Tento teploměr bude ukazovat „rosný bod“. Na stupnici přístroje je také tzv. psychrometrický stůl. S jeho pomocí se podle suchého teploměru a rozdílu teplot (suché mínus mokré) určí aktuální hodnota relativní vlhkosti.
Regulace vlhkosti
Zvlhčovače se používají ke zvýšení vlhkosti (zvlhčování vzduchu). Zvlhčovače jsou velmi rozmanité, což je dáno způsobem zvlhčování a provedením. Podle způsobu zvlhčování se zvlhčovače dělí na: adiabatické (tryska) a parní. V parních zvlhčovačích vzniká vodní pára při zahřívání vody na elektrodách. Parní zvlhčovače se zpravidla nejčastěji používají v každodenním životě. Ve ventilačních a centrálních klimatizačních systémech se používají zvlhčovače parního i tryskového typu. V průmyslových ventilačních systémech mohou být zvlhčovače umístěny jak přímo ve ventilačních jednotkách samotných, tak jako samostatná sekce ve ventilačním potrubí.
Nejúčinnější způsob odstraňování vlhkosti ze vzduchu je realizován pomocí kompresorových chladicích strojů. Odvlhčují vzduch kondenzací vodní páry na chlazené ploše výměníku tepla výparníku. Navíc by jeho teplota měla být pod "rosným bodem". Takto nashromážděná vlhkost je odváděna samospádem nebo pomocí čerpadla ven drenážním potrubím. Existují různé typy a účely. Podle typu se odvlhčovače dělí na monoblokové a se vzdáleným kondenzátorem. Podle účelu se sušičky dělí na:
- mobilní telefon pro domácnost;
- profesionální;
- stacionární pro bazény.
Hlavním úkolem odvlhčovacích systémů je zajistit pohodu lidí uvnitř a bezpečný provoz konstrukčních prvků budov. Zvláště důležité je udržovat úroveň vlhkosti v místnostech se zvýšeným uvolňováním vlhkosti, jako jsou bazény, aquaparky, lázně a SPA komplexy. Vzduch v bazénu má vysokou vlhkost díky intenzivním procesům odpařování vody z povrchu mísy. Rozhodujícím faktorem je proto nadměrná vlhkost. Nadměrná vlhkost, stejně jako přítomnost agresivních médií ve vzduchu, jako jsou sloučeniny chlóru, mají devastující vliv na prvky stavebních konstrukcí a interiérové dekorace. Vlhkost na nich kondenzuje a způsobuje vznik plísní nebo poškození kovových částí korozí.
Z těchto důvodů by měla být doporučená hodnota relativní vlhkosti uvnitř bazénu udržována v rozmezí 50 - 60 %. Stavební konstrukce, zejména stěny a prosklené plochy bazénové místnosti, by měly být dodatečně chráněny před dopadem vlhkosti na ně. Toho lze realizovat přiváděním proudu čerstvého vzduchu k nim, a to vždy ve směru zdola nahoru. Z vnější strany musí mít budova vrstvu vysoce účinné tepelné izolace. Pro dosažení dalších výhod důrazně doporučujeme použití různých odvlhčovačů, ale pouze v kombinaci s optimálně vypočítanými a vybranými
VLHKOST VZDUCHU. ROSNÝ BOD.
NÁSTROJE PRO STANOVENÍ VLHKOSTI VZDUCHU.
1. Atmosféra.
Atmosféra je plynný obal Země, který se skládá hlavně z dusíku (více než 75 %), kyslíku (o něco méně než 15 %) a dalších plynů. Asi 1 % atmosféry tvoří vodní pára. Odkud se v atmosféře bere?
Velkou část rozlohy země zabírají moře a oceány, z jejichž povrchu se při jakékoli teplotě neustále odpařuje voda. K uvolňování vody dochází i při dýchání živých organismů.
Množství vodní páry obsažené ve vzduchu ovlivňuje počasí, pohodu člověka, vedení technologických procesů ve výrobě, bezpečnost exponátů v muzeu, bezpečnost obilí při skladování. Proto je velmi důležité kontrolovat stupeň vlhkosti vzduchu a schopnost v případě potřeby ji v místnosti měnit.
2. Absolutní vlhkost.
absolutní vlhkost vzduchem se nazývá množství vodní páry obsažené v 1 m 3 vzduchu (hustota vodní páry).
nebo , kde
m je hmotnost vodní páry, V je objem vzduchu, který obsahuje vodní páru. P je parciální tlak vodní páry, μ je molární hmotnost vodní páry, T je její teplota.
Protože hustota je úměrná tlaku, může být absolutní vlhkost také charakterizována parciálním tlakem vodní páry.
3.Relativní vlhkost.
Stupeň vlhkosti nebo suchosti vzduchu je ovlivněn nejen množstvím vodní páry v něm obsažené, ale také teplotou vzduchu. I když je množství vodní páry stejné, při nižší teplotě bude vzduch vypadat vlhčí. Proto je v chladné místnosti pocit vlhkosti.
Je to proto, že při vyšší teplotě může vzduch obsahovat vyšší maximální množství vodní páry, a je přítomen ve vzduchu, když je pára bohatý. Proto, maximální množství vodní páry, který může obsahovat v 1 m 3 vzduchu při dané teplotě je tzv hustota nasycených par při dané teplotě.
Závislost hustoty a parciálního tlaku syté páry na teplotě lze nalézt ve fyzikálních tabulkách.
Vzhledem k této závislosti jsme došli k závěru, že objektivnější charakteristikou vlhkosti vzduchu je relativní vlhkost.
relativní vlhkost nazývá se poměr absolutní vlhkosti vzduchu k množství páry, které je nutné k nasycení 1 m 3 vzduchu při dané teplotě.
ρ je hustota par, ρ 0 je hustota nasycené páry při dané teplotě a φ je relativní vlhkost vzduchu při dané teplotě.
Relativní vlhkost lze také určit pomocí parciálního tlaku páry
P je parciální tlak páry, P 0 je parciální tlak syté páry při dané teplotě a φ je relativní vlhkost vzduchu při dané teplotě.
4. Rosný bod.
Pokud je vzduch obsahující vodní páru ochlazován izobaricky, pak se při určité teplotě vodní pára nasytí, neboť s klesající teplotou klesá maximální možná hustota vodní páry ve vzduchu při dané teplotě, tzn. hustota par klesá. S dalším poklesem teploty začne přebytečná vodní pára kondenzovat.
Teplota při kterém se dané množství vodní páry ve vzduchu nasytí, se nazývá rosný bod.
Toto jméno je spojeno s jevem pozorovaným v přírodě - rosa. Rosa je vysvětlena následovně. Během dne se ohřívá vzduch, země i voda v různých nádržích. V důsledku toho dochází k intenzivnímu odpařování vody z povrchu nádrží a půdy. Vodní pára ve vzduchu je při denních teplotách nenasycená. V noci a zejména ráno teplota vzduchu a zemského povrchu klesá, vodní pára se sytí a přebytečná vodní pára kondenzuje na různých površích.
Δρ je přebytečná vlhkost, která se uvolňuje, když teplota klesne pod rosný bod.
Mlha má stejnou povahu. Mlha jsou nejmenší kapky vody vzniklé v důsledku kondenzace páry, ale ne na povrchu země, ale ve vzduchu. Kapičky jsou tak malé a lehké, že mohou být zavěšeny ve vzduchu. Na těchto kapičkách se rozptylují světelné paprsky a vzduch se stává neprůhledným, tzn. viditelnost je obtížná.
Při rychlém ochlazení vzduchu může pára, která se nasytí, obcházet kapalnou fázi a okamžitě přejít do pevné látky. To vysvětluje vzhled námrazy na stromech. Některé zajímavé optické úkazy na obloze (například halo) jsou způsobeny průchodem slunečních nebo měsíčních paprsků přes cirry, skládající se z drobných ledových krystalků.
5.Přístroje pro stanovení vlhkosti.
Nejjednoduššími přístroji pro stanovení vlhkosti jsou vlhkoměry různého provedení (kondenzační, filmové, vlasové) a psychrometr.
Princip fungování kondenzační vlhkoměr na základě měření rosného bodu a stanovení absolutní vlhkosti v místnosti z něj. Když známe teplotu v místnosti a hustotu nasycených par odpovídající této teplotě, zjistíme relativní vlhkost vzduchu.
Akce filmové a vlasové vlhkoměry spojené se změnou elastických vlastností biologických materiálů. S rostoucí vlhkostí se jejich elasticita snižuje a film nebo vlas se natahují do větší délky.
Psychrometr sestává ze dvou teploměrů, v jednom z nich je nádržka s lihem obalena vlhkým hadříkem. Vzhledem k tomu, že se vlhkost z tkaniny neustále odpařuje a následně je odváděno teplo, bude teplota indikovaná tímto teploměrem stále nižší. Čím je vzduch v místnosti méně vlhký, tím je odpařování intenzivnější, teploměr s mokrým zásobníkem více ochlazuje a ukazuje nižší teplotu. Podle rozdílu teplot mezi suchým a mokrým teploměrem pomocí příslušné psychrometrické tabulky určete relativní vlhkost vzduchu v dané místnosti.
V této lekci bude představen pojem absolutní a relativní vlhkost, probrány pojmy a veličiny spojené s těmito pojmy: sytá pára, rosný bod, přístroje na měření vlhkosti. Během lekce se seznámíme s tabulkami hustoty a tlaku syté páry a psychrometrickou tabulkou.
Pro člověka je hodnota vlhkosti velmi důležitým parametrem prostředí, protože naše tělo velmi aktivně reaguje na jeho změny. Například takový mechanismus pro regulaci fungování těla, jako je pocení, přímo souvisí s teplotou a vlhkostí prostředí. Při vysoké vlhkosti jsou procesy odpařování vlhkosti z povrchu pokožky prakticky kompenzovány procesy její kondenzace a je narušen odvod tepla z těla, což vede k porušení termoregulace. Při nízké vlhkosti převažují procesy odpařování vlhkosti nad procesy kondenzace a tělo ztrácí příliš mnoho tekutin, což může vést k dehydrataci.
Hodnota vlhkosti je důležitá nejen pro člověka a další živé organismy, ale také pro plynulost technologických procesů. Například díky známé vlastnosti vody vést elektrický proud může její obsah ve vzduchu vážně ovlivnit správný chod většiny elektrických spotřebičů.
Pojem vlhkost je navíc nejdůležitějším kritériem pro hodnocení povětrnostních podmínek, které je všem známo z předpovědí počasí. Je třeba si uvědomit, že pokud srovnáme vlhkost v různých ročních obdobích v našich obvyklých klimatických podmínkách, pak je vyšší v létě a nižší v zimě, což souvisí zejména s intenzitou odpařovacích procesů při různých teplotách.
Hlavní vlastnosti vlhkého vzduchu jsou:
- hustota vodní páry ve vzduchu;
- relativní vlhkost.
Vzduch je složený plyn, obsahuje mnoho různých plynů, včetně vodní páry. Pro odhad jejího množství ve vzduchu je nutné určit, jakou hmotnost má vodní pára v určitém přiděleném objemu – tato hodnota charakterizuje hustotu. Hustota vodní páry ve vzduchu se nazývá absolutní vlhkost.
Definice.Absolutní vlhkost vzduchu- množství vlhkosti obsažené v jednom krychlovém metru vzduchu.
Označeníabsolutní vlhkost: (stejně jako obvyklé označení hustoty).
Jednotkyabsolutní vlhkost: (v SI) nebo (pro usnadnění měření malého množství vodní páry ve vzduchu).
Vzorec výpočty absolutní vlhkost:
Označení:
Hmotnost páry (vody) ve vzduchu, kg (v SI) nebo g;
Objem vzduchu, ve kterém je obsažena uvedená hmotnost páry, .
Absolutní vlhkost vzduchu je na jednu stranu pochopitelná a příhodná hodnota, protože dává představu o konkrétním hmotnostním obsahu vody ve vzduchu, na druhou stranu je tato hodnota z hlediska citlivosti živých organismů na vlhkost. Ukazuje se, že například člověk necítí hmotnostní obsah vody ve vzduchu, ale její obsah vzhledem k maximální možné hodnotě.
K popisu tohoto vjemu se používá veličina jako kupř relativní vlhkost.
Definice.Relativní vlhkost- hodnota ukazující, jak daleko je pára od nasycení.
To znamená, že hodnota relativní vlhkosti, jednoduše řečeno, ukazuje následující: pokud je pára daleko od nasycení, pak je vlhkost nízká, pokud je blízko, je vysoká.
Označenírelativní vlhkost: .
Jednotkyrelativní vlhkost: %.
Vzorec výpočty relativní vlhkost:
Notový zápis:
Hustota vodní páry (absolutní vlhkost), (v SI) nebo ;
Hustota nasycené vodní páry při dané teplotě (v SI) nebo .
Jak je ze vzorce vidět, obsahuje nám již dobře známou absolutní vlhkost a hustotu nasycených par při stejné teplotě. Nabízí se otázka, jak určit poslední hodnotu? K tomu existují speciální zařízení. Zvážíme to kondenzačnívlhkoměr(obr. 4) - zařízení, které slouží k určení rosného bodu.
Definice.rosný bod je teplota, při které se pára nasytí.
Rýže. 4. Kondenzační vlhkoměr ()
Do nádoby přístroje se nalije snadno odpařující se kapalina, např. éter, vloží se teploměr (6) a nádobou se pomocí hrušky (5) čerpá vzduch. V důsledku zvýšené cirkulace vzduchu začíná intenzivní odpařování éteru, teplota nádoby se tím snižuje a na zrcadle (4) se objevuje rosa (kapky zkondenzované páry). V okamžiku, kdy se na zrcadle objeví rosa, je pomocí teploměru změřena teplota a tato teplota je rosným bodem.
Co dělat se získanou hodnotou teploty (rosného bodu)? Existuje speciální tabulka, do které se zadávají údaje - jaká hustota nasycené vodní páry odpovídá každému konkrétnímu rosnému bodu. Je třeba poznamenat užitečnou skutečnost, že s nárůstem hodnoty rosného bodu roste i hodnota odpovídající hustoty nasycených par. Jinými slovy, čím je vzduch teplejší, tím více vlhkosti může obsahovat, a naopak, čím je vzduch chladnější, tím je maximální obsah par v něm nižší.
Podívejme se nyní na princip fungování jiných typů vlhkoměrů, zařízení pro měření vlhkostních charakteristik (z řeckého hygros - „mokrý“ a metero - „měřím“).
Vlasový vlhkoměr(obr. 5) - zařízení na měření relativní vlhkosti, ve kterém vlasy, např. lidské, působí jako aktivní prvek.
Působení vlasového vlhkoměru je založeno na vlastnosti nemastných vlasů měnit svou délku se změnami vlhkosti vzduchu (se zvyšující se vlhkostí se délka vlasu zvětšuje, s klesajícím se zmenšuje), což umožňuje měření relativní vlhkosti . Vlasy jsou nataženy přes kovový rám. Změna délky vlasů se přenáší na šipku pohybující se po stupnici. Je třeba si uvědomit, že vlasový vlhkoměr udává nepřesné hodnoty relativní vlhkosti a používá se hlavně pro domácí účely.
Pohodlnější a přesnější je takové zařízení pro měření relativní vlhkosti jako psychrometr (z řeckého ψυχρός - „chlad“) (obr. 6).
Psychrometr se skládá ze dvou teploměrů, které jsou upevněny na společné stupnici. Jeden z teploměrů se nazývá mokrý, protože je obalený cambrikem, který je ponořen v nádržce na vodu umístěné na zadní straně přístroje. Z vlhké tkáně se odpařuje voda, což vede k ochlazení teploměru, proces snižování její teploty pokračuje, dokud nedosáhne fáze, kdy pára v blízkosti vlhké tkáně dosáhne nasycení a teploměr začne ukazovat teplotu rosného bodu. Teploměr s mokrým teploměrem tedy ukazuje teplotu nižší nebo rovnou skutečné teplotě okolí. Druhý teploměr se nazývá suchý a ukazuje skutečnou teplotu.
Na skříni přístroje je zpravidla také vyobrazen tzv. psychrometrický stůl (tab. 2). Pomocí této tabulky lze určit relativní vlhkost okolního vzduchu z hodnoty teploty udávané suchým teploměrem a teplotního rozdílu mezi suchým a vlhkým teploměrem.
Nicméně i bez takové tabulky po ruce můžete zhruba určit množství vlhkosti pomocí následujícího principu. Pokud jsou údaje obou teploměrů blízko sebe, pak je odpařování vody z vlhkého téměř zcela kompenzováno kondenzací, tj. vlhkost vzduchu je vysoká. Je-li naopak rozdíl údajů teploměru velký, převažuje odpařování z vlhké tkáně nad kondenzací a vzduch je suchý a vlhkost je nízká.
Přejděme k tabulkám, které umožňují určit charakteristiky vlhkosti vzduchu.
Teplota, |
Tlak, mm rt. Umění. |
hustota páry, |
Tab. 1. Hustota a tlak nasycené vodní páry
Ještě jednou podotýkáme, že jak již bylo zmíněno dříve, hodnota hustoty nasycené páry roste s její teplotou, totéž platí pro tlak nasycené páry.
Tab. 2. Psychometrická tabulka
Připomeňme, že relativní vlhkost je určena hodnotou suchého teploměru (první sloupec) a rozdílem mezi suchým a vlhkým měřením (první řádek).
V dnešní lekci jsme se seznámili s důležitou charakteristikou vzduchu – jeho vlhkostí. Jak jsme již řekli, vlhkost v chladném období (v zimě) klesá a v teplém období (léto) stoupá. Je důležité umět tyto jevy regulovat, například je-li nutné zvýšit vlhkost, umístěte v zimě do interiéru několik nádrží na vodu, aby se podpořily procesy odpařování, ale tato metoda bude účinná pouze při vhodné teplotě, která je vyšší. než venku.
V další lekci se podíváme na to, jaká je práce plynu, a na princip fungování spalovacího motoru.
Bibliografie
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop obecný, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osvícení.
- Internetový portál "dic.academic.ru" ()
- Internetový portál "baroma.ru" ()
- Internetový portál "femto.com.ua" ()
- Internetový portál "youtube.com" ()
Domácí práce