Formula fizică a umidității absolute a aerului. Umiditatea aerului este un indicator important! Cuvântul Umiditate în dicționar Paradigma completă accentuată conform A. A
Psihrometrul lui August este format din două termometre cu mercur montate pe un suport sau amplasate într-o carcasă comună. Bila unui termometru este înfășurată într-o cârpă subțire cambrică, coborâtă într-un pahar cu apă distilată.
Când se folosește psicrometrul lui August, calculul umiditate absolută produs conform formulei Rainier:
A = f-a(t-t 1)H,
unde A este umiditatea absolută; f este tensiunea maximă a vaporilor de apă la temperatura bulbului umed (vezi Tabelul 2); a - coeficientul psicrometric, t - temperatura termometrului uscat; t 1 - temperatura termometrului umed; H - presiunea barometrică la momentul determinării.
Dacă aerul este complet nemișcat, atunci a = 0,00128. În prezența mișcare slabă aer (0,4 m/s) a = 0,00110. Umiditatea maximă și relativă sunt calculate așa cum este indicat la pagina 34.
Temperatura aerului (°C) | Temperatura aerului (°C) | Tensiunea vaporilor de apă (mmHg) | Temperatura aerului (°C) | Tensiunea vaporilor de apă (mmHg) | |
-20 - 15 -10 -5 -3 -4 0 +1 +2,0 +4,0 +6,0 +8,0 +10,0 +11,0 +12,0 |
0,94 1.44 2.15 3.16 3,67 4,256 4,579 4,926 5,294 6,101 7,103 8.045 9,209 9,844 10,518 |
+13,0 +14,0 +15,0 +16,0 +17,0 +18,0 +19,0 +20,0 +21,0 +22,0 +24,0 +25,0 +27,0 +30,0 +32,0 |
11,231 11,987 12,788 13,634 14,530 15,477 16.477 17,735 18,650 19,827 22,377 23,756 26,739 31,842 35,663 |
+35,0 +37,0 +40,0 +45,0 +55,0 +70,0 +100,0 |
42,175 47,067 55,324 71,88 118,04 233,7 760,0 |
psicrometru de aspirație (procent)
![](https://i1.wp.com/medical-enc.ru/gigiena-o/img/t-3-2.png)
Tabelul 4. Determinarea umidității relative a aerului în funcție de citirile termometrelor uscate și umede în psicrometrul din august la conditii normale calm si mișcare uniformă aer în încăpere cu o viteză de 0,2 m/s
![](https://i2.wp.com/medical-enc.ru/gigiena-o/img/t-4-1.png)
![](https://i0.wp.com/medical-enc.ru/gigiena-o/img/t-4-2.png)
Există tabele speciale pentru determinarea umidității relative (tabelele 3, 4). Citiri mai precise sunt furnizate de psicrometrul Assmann (Fig. 3). Este format din două termometre închise în tuburi metalice, prin care aerul este aspirat uniform folosind un ventilator de înfășurare situat în partea de sus a dispozitivului. Rezervorul de mercur al unuia dintre termometre este învelit într-o bucată de cambric, care este umezită cu apă distilată folosind o pipetă specială înainte de fiecare determinare. După ce termometrul a fost umezit, porniți ventilatorul cu cheia și agățați dispozitivul pe un trepied. După 4-5 minute, înregistrați citirile termometrelor uscate și umede. Deoarece umiditatea se evaporă și căldura este absorbită de pe suprafața unei mingi de mercur, un termometru umed, va indica o temperatură mai scăzută. Umiditatea absolută se calculează folosind formula Sprung:
unde A este umiditatea absolută; f este tensiunea maximă a vaporilor de apă la temperatura bulbului umed; 0,5 - coeficient psicrometric constant (corecție pentru viteza aerului); t - temperatura bulbului uscat; t 1 - temperatura termometrului umed; H - presiunea barometrică; 755 - presiunea barometrică medie (determinată conform tabelului 2).
Umiditatea maximă (F) este determinată folosind Tabelul 2 pe baza temperaturii bulbului uscat.
Umiditatea relativă (R) se calculează folosind formula:
unde R este umiditatea relativă; A - umiditate absolută; F- umiditate maximă la temperatura bulbului uscat.
Pentru a determina fluctuațiile umidității relative în timp, se folosește un dispozitiv higrograf. Dispozitivul este proiectat similar unui termograf, dar partea de primire a higrografului este un smoc de păr fără grăsime.
Orez. 3. Psicrometru de aspirație Assman:
1 - tuburi metalice;
2 - termometre cu mercur;
3 - orificii pentru evacuarea aerului aspirat;
4 - clemă pentru agățarea psicrometrului;
5 - pipeta pentru umezirea unui termometru umed.
Umiditate absolută și relativă
În secțiunea anterioară am folosit o serie de termeni fizici. Având în vedere marea lor importanță, să ne amintim cursul de fizică școlară și să explicăm ce sunt umiditatea aerului și punctul de rouă și cum să le măsurăm.
Obiectiv primar parametru fizic este umiditatea absolută (reală) a aerului - concentrația de masă (conținutul) de apă gazoasă (apă evaporată, vapori de apă) în aer, de exemplu, numărul de kilograme de apă evaporate într-un metru cub de aer (mai precis, în un metru cub de spațiu). Dacă în aer sunt puțini vapori de apă, atunci aerul este uscat, dacă este mult, este umed. Dar ce înseamnă mult? De exemplu, 0,1 kg de vapori de apă într-un metru cub de aer este mult? Și nici mult, nici puțin, doar exact atât și nimic mai mult. Dar dacă întrebi dacă 0,1 kg de vapori de apă este mult într-un metru cub de aer la o temperatură de 40 °C, atunci poți spune cu siguranță că este mult, atât de mult încât nu se întâmplă niciodată.
Faptul este că nu se poate evapora nicio cantitate de apă, deoarece în mod obișnuit conditii de baie apa este încă un lichid și doar o parte foarte mică din moleculele sale scapă fază lichidă prin interfață în faza gazoasă. Să explicăm acest lucru folosind exemplul aceluiași model convențional al unei băi turcești - un model de vas („tigaie”), al cărui fund (podeaua), pereții și capacul (tavanul) au aceeași temperatură. În tehnologie, un astfel de vas izoterm se numește termostat (cuptor).
Să turnăm apă pe fundul vasului model (pe podeaua băii) și, schimbând temperatura, să măsurăm umiditatea absolută a aerului la temperaturi diferite. Se dovedește că atunci când temperatura crește, umiditatea absolută a aerului crește rapid, iar când temperatura scade, scade rapid (Fig. 23). Acesta este rezultatul faptului că, odată cu creșterea temperaturii, numărul de molecule de apă cu energie suficientă pentru a depăși rapid bariera energetică crește (exponențial). faza de tranzitie. O creștere a numărului de molecule de gazeificare („evaporare”) duce la o creștere a numărului (acumularea) de molecule de apă în aer (la o creștere a cantității de vapori de apă), care, la rândul său, duce la o creștere a numărul de molecule de apă care „zboară” din nou în apă (lichefiate). Când viteza de gazeificare a apei este comparată cu viteza de lichefiere a vaporilor de apă, apare echilibrul, care este descris de curba din Fig. 23. Este important de reținut că într-o stare de echilibru, când pare că nu se întâmplă nimic în baie, nimic nu se evaporă și nimic nu se condensează, de fapt tone de apă (și vapori de apă) sunt de fapt gazeificați (și lichefiat imediat respectiv). Cu toate acestea, în viitor vom considera evaporarea tocmai efectul rezultat - excesul vitezei de gazeificare față de rata de lichefiere, când cantitatea de apă chiar scade, iar cantitatea de vapori de apă chiar crește. Dacă viteza de lichefiere depășește viteza de gazeificare, atunci vom numi acest proces condensare.
Valorile umidității absolute a aerului de echilibru se numesc densitate abur saturat apă și sunt umiditatea absolută maximă posibilă a aerului la o anumită temperatură. Pe măsură ce temperatura crește, apa începe să se evapore (se transformă în gaz), având tendința de a crește densitatea vaporilor saturați. Pe măsură ce temperatura scade, condensarea vaporilor de apă are loc fie pe pereții de răcire sub formă de mici picături de rouă (apoi se contopesc în picături mari și curg în jos sub formă de fluxuri), fie în volumul de aer de răcire sub formă de mici. picături de ceață mai mici de 1 micron (inclusiv sub formă de „nori de abur”).
Orez. 23. Umiditatea absolută a aerului se face deasupra apei în condiții de echilibru (densitatea vaporilor saturați) și presiunea vaporilor saturați rho corespunzătoare la diferite temperaturi. Săgeți punctate – determinarea punctului de rouă Тр pentru o valoare arbitrară a umidității absolute d.
Astfel, la o temperatură de 40 °C, umiditatea absolută de echilibru a aerului deasupra apei în condiții izoterme (densitatea vaporilor saturați) este de 0,05 kg/m3. Invers, pentru o umiditate absoluta de 0,05 kg/m3, o temperatura de 40 °C se numeste punct de roua deoarece la aceasta umiditate absoluta si la aceasta temperatura incepe sa apara roua (pe masura ce temperatura scade). Toată lumea este familiarizată cu roua de la sticla încețoșată și oglinzile din băi. Umiditatea absolută a aerului determină clar (conform graficului din Fig. 23) punctul de rouă a aerului și invers. Rețineți că punctul de rouă este de 37 °C, egal cu temperatura normala corpului uman, corespunde unei umidităţi absolute a aerului de 0,04 kg/m 3 .
Acum luați în considerare cazul în care condiția de echilibru termodinamic este încălcată. De exemplu, mai întâi, un vas model împreună cu apa și aerul din el a fost încălzit la 40 °C, apoi să presupunem pur ipotetic că temperatura pereților, a apei și a aerului a crescut brusc la 70 °C. Inițial, avem o umiditate absolută a aerului de 0,05 kg/m 3, corespunzătoare densității vaporilor saturați la 40 °C. După ce temperatura aerului crește la 70 °C, umiditatea absolută a aerului ar trebui să crească treptat la o nouă valoare a densității vaporilor saturați de 0,20 kg/m3 datorită evaporării unei cantități suplimentare de apă. Și pe toată perioada de evaporare, umiditatea absolută a aerului va fi sub 0,20 kg/m3, dar va crește și va tinde spre o valoare de 0,20 kg/m3, care mai devreme sau mai târziu se va stabili la 70 °C.
Astfel de moduri de neechilibru de tranziție a aerului de la o stare la alta sunt descrise folosind conceptul de umiditate relativă, a cărei valoare este calculată și egală cu raportul dintre umiditatea absolută curentă și densitatea vaporilor saturați la temperatura curentă a aerului. Astfel, la început avem o umiditate relativă de 100% la 40 °C. Apoi, cu o creștere bruscă a temperaturii aerului la 70 °C, umiditatea relativă a aerului a scăzut brusc la 25%, după care, din cauza evaporării, a început să crească din nou la 100%. Deoarece conceptul de densitate a vaporilor saturați este lipsit de sens fără a indica temperatura, conceptul de umiditate relativă este, de asemenea, lipsit de sens fără a indica temperatura. Astfel, umiditatea absolută a aerului de 0,05 kg/m3 corespunde unei umidități relative a aerului de 100% la o temperatură a aerului de 40 °C și 25% la o temperatură a aerului de 70 °C. Umiditatea absolută a aerului este o valoare pură a masei și nu necesită referire la nicio temperatură.
Dacă umiditatea relativă este zero, atunci nu există deloc vapori de apă în aer (aer absolut uscat). Dacă umiditatea relativă a aerului este de 100%, atunci aerul este cât mai umed posibil, umiditatea absolută a aerului este egală cu densitatea vaporilor saturați. Dacă umiditatea relativă a aerului este, de exemplu, de 30%, atunci aceasta înseamnă că doar 30% din cantitatea de apă s-a evaporat în aer, care în principiu poate fi evaporată în aer la această temperatură, dar încă nu s-a evaporat. evaporat (sau nu poate fi încă evaporat din cauza absenței apa in stare lichida). Cu alte cuvinte, valoarea numerică a umidității relative a aerului indică dacă apa se mai poate evapora și cât de mult se poate evapora, adică umiditatea relativă a aerului caracterizează de fapt capacitatea potențială de umiditate a aerului. Subliniem că termenul „relativ” raportează masa de apă din aer nu cu masa aerului, ci cu conținutul de masă maxim posibil de vapori de apă din aer.
Dar ce se întâmplă dacă nu există o temperatură uniformă în vas? De exemplu, partea de jos (pardoseala) va avea o temperatură de 70 °C, iar capacul (tavan) va avea doar o temperatură de 40 °C. Atunci nu este posibil să se introducă un concept unificat de densitate a vaporilor saturați și umiditate relativă. La fundul vasului, umiditatea absolută a aerului tinde să crească la 0,20 kg/m3, iar la tavan scade la 0,05 kg/m3. În acest caz, apa de la fund se va evapora, iar vaporii de apă se vor condensa pe tavan și apoi vor curge în jos sub formă de condens, în special spre fundul vasului. Un astfel de proces de neechilibru (dar poate destul de stabil în timp, adică staționar) se numește distilare în industrie. Acest proces este tipic pentru băile turcești adevărate, în care roua se condensează în mod constant pe tavanul rece. Prin urmare, în băile turcești este obligatoriu să existe tavane boltite cu jgheaburi (caneluri) pentru scurgerea condensului.
Dezechilibrul poate apărea și în multe alte cazuri (și aproape toate reale), în special, când toate temperaturile sunt egale, dar există o lipsă de apă. Deci, dacă în timpul procesului de evaporare apa din fundul vasului dispare (se evaporă), atunci nu va mai rămâne nimic de evaporat, iar umiditatea absolută va fi fixată la același nivel. Este clar că pentru a atinge o umiditate relativă a aerului de 100% în acest caz cu temperaturi ridicate eșuează, adică factor util, în special pentru obținerea unei saune uscate sau aburului ușor într-o baie rusească. Dar dacă începem să scădem temperatura, atunci la o anumită temperatura scazuta, numit punct de rouă, apa va apărea din nou pe pereții vasului sub formă de condensare. La punctul de rouă, umiditatea relativă a aerului este întotdeauna 100% (după însăși definiția punctului de rouă).
Pe baza principiului apariției condensului atunci când temperatura aerului scade, a fost creat un dispozitiv industrial larg cunoscut pentru determinarea punctului de rouă în gaze. Într-o cameră de sticlă, prin care gazul de testare este trecut cu viteză mică, se montează o suprafață metalică lustruită, care se răcește lent (Fig. 24). În momentul rouei (aburirii) se măsoară temperatura suprafeței. Această temperatură este luată drept punct de rouă. Determinarea cu precizie a momentului apariției rouei este posibilă numai cu ajutorul unui microscop, deoarece picăturile de rouă în momentul inițial sunt foarte mici. Suprafața este răcită prin extragerea căldurii cu un lichid de răcire sau prin orice altă metodă. Temperatura suprafeței pe care cade roua se măsoară cu orice termometru, de preferință cu un termocuplu. Principiul de funcționare al dispozitivului devine clar dacă „respirați” pe o oglindă rece, în special pe una adusă din frig într-o cameră caldă - pe măsură ce oglinda se încălzește, aburirea scade constant și apoi se oprește cu totul.
Toate acestea înseamnă că la temperaturi peste punctul de rouă suprafața este întotdeauna uscată, iar dacă apa este turnată intenționat, cu siguranță se va evapora și suprafața se va usca. Și la o temperatură sub punctul de rouă, suprafața este întotdeauna umedă, iar dacă suprafața este uscată artificial (ștersă), atunci apa de pe ea va apărea imediat „de la sine”, în sensul că va precipita din aer sub formă de rouă (condens).
Orez. 24. Principiul dispozitivului pt definiție precisă punctul de rouă în gaz. 1 – suprafață metalică lustruită pentru observarea apariției picăturilor de rouă, 2 – corp metalic, 3 – sticlă, 4 – intrare și ieșire a fluxului de gaz, 5 – microscop, 6 – lampă de fundal, 7 – termometru cu termocuplu cu joncțiune de termocuplu instalată în aproape de suprafața lustruită, 8 – un pahar cu un lichid răcit (de exemplu, un amestec apă-alcool cu dioxid de carbon solid - gheață uscată), 9 – un dispozitiv de ridicare a sticlă.
O situație complet diferită apare dacă suprafața este poroasă (lemn, ceramică, ciment-nisip, fibroasă etc.). Materialele poroase se caracterizează prin faptul că au goluri, iar golurile au forma unor canale cu o dimensiune transversală mică (diametru) până la 1 micron sau chiar mai puțin. Lichidul din astfel de canale (capilare, pori) se comportă diferit decât pe o suprafață neporoasă sau în canale cu o dimensiune transversală mare. Dacă suprafața canalelor este umezită cu apă, atunci apa de la suprafață este absorbită adânc în material și, după cum știe toată lumea, va fi dificil să o evaporăm mai târziu. Și dacă suprafața canalelor nu este umezită cu apă, atunci apa nu este absorbită adânc în material și chiar dacă este „injectată” în mod special adânc în material (de exemplu, cu o seringă), va fi totuși. forţat afară (evaporat) afară. Acest lucru se întâmplă deoarece în capilarele umede se formează un menisc concav al suprafeței lichidului, iar forțele de tensiune superficială atrag lichidul în capilar (Fig. 25). Cu cât capilarele sunt mai subțiri, cu atât lichidul este absorbit mai puternic, iar înălțimea creșterii coloanei de lichid în capilar datorită forțelor de tensiune superficială poate fi de zeci de metri. Prin urmare, lichidul absorbit este distribuit treptat pe întregul volum al materialului poros, care este folosit de copaci pentru a furniza soluții nutritive de la rădăcini până la frunzele coroanei.
Orez. 25. Ilustrare a proprietăților unui material poros, prezentate sub forma unui set de canale (capilare, pori) de diferite dimensiuni transversale d (diametru). 1 – substrat neporos, 2 – apă vărsată pe substrat, 3 – capilare dintr-un material poros, care, datorită tensiunii superficiale F, absorb apa din substrat la o înălțime mai mare, cu atât capilarul este mai subțire (dimensiunea transversală condiționată al „canalului” d0 pentru apa din afara capilarului este infinit ). Cu cât capilarul este mai subțire, cu atât valoarea de echilibru a presiunii vaporilor de apă este mai mică (umiditate absolută de echilibru a aerului, densitatea vaporilor saturați), ca urmare a cărei vapori de apă formați la suprafața apei de pe substrat se condensează pe suprafața apei în capilarul (miscarea vaporilor este indicata printr-o sageata punctata 4 – acest fenomen de umezire a unui material poros cu vapori de apa din aer se numeste higroscopicitate.
Materialele poroase au alta caracteristică importantă, datorită faptului că densitatea vaporilor saturați deasupra unei suprafețe concave a apei este mai mică decât deasupra unei suprafețe plane a apei, adică mai putine valori, indicat în Fig. 23. Acest lucru este cauzat de faptul că moleculele de apă din faza de vapori zboară mai des în apă compactă (lichidă) cu menisc concav (deoarece sunt mai „înconjurate” de suprafața apei compacte), iar aerul este epuizat de vapor de apă. Toate acestea duc la faptul că apa de pe o suprafață plană se evaporă și se condensează în interiorul materialului poros în capilare cu pereții umezi. Această proprietate a unui material poros de a fi umezit de aer umed se numește higroscopicitate. Este clar că, mai devreme sau mai târziu, toată apa de pe suprafețele neporoase se va „recondensa” în capilarele materialului poros. Aceasta înseamnă că dacă materialele neporoase sunt uscate, aceasta nu înseamnă că materialele poroase sunt și ele uscate în aceste condiții.
Astfel, chiar și la umiditate scăzută a aerului (de exemplu, la o umiditate relativă de 20%), materialele poroase pot fi umidificate (chiar și la o temperatură de 100 °C). Astfel, lemnul este poros, prin urmare, atunci când este depozitat într-un depozit, nu poate deveni complet uscat, indiferent de cât timp este uscat, ci poate fi doar „uscat la aer”. Pentru a obține lemn absolut uscat, acesta trebuie încălzit la cele mai ridicate temperaturi posibile (120–150 °C și peste) la o umiditate relativă a aerului cât mai scăzută (0,1% și mai jos).
Conținutul de umiditate uscat al lemnului este determinat nu de umiditatea absolută a aerului, ci de umiditatea relativă a aerului la o anumită temperatură. Această dependență este tipică nu numai pentru lemn, ci și pentru cărămidă, ipsos, fibre (azbest, lână etc.). Capacitatea materialelor poroase de a absorbi apa din aer se numește capacitatea de a „respira”. Capacitatea de a „respira” este echivalentă cu higroscopicitatea. Acest fenomen va fi discutat mai detaliat în Secțiunea 7.8.
Unele materiale organice poroase (fibre) sunt capabile să se alungească în funcție de propriul conținut de umiditate. De exemplu, puteți atârna o greutate pe un fir obișnuit de lână și, în timp ce umeziți firul, asigurați-vă că firul s-a lungit, iar apoi, pe măsură ce se usucă, se va scurta din nou. Acest lucru face posibilă determinarea conținutului de umiditate al firului prin măsurarea lungimii firului. Și întrucât umiditatea firului este determinată de umiditatea relativă a aerului, lungimea firului poate fi folosită și pentru a determina umiditatea relativă a aerului (deși aproximativ, cu o oarecare eroare, care crește odată cu creșterea umidității aerului). Higrometrele de uz casnic (dispozitive pentru determinarea umidității relative a aerului), inclusiv cele de baie, funcționează pe acest principiu (Fig. 26).
Orez. 26. Principiul higrometrului. 1 – fir higroscopic, care se întinde la umezire (din material natural sau artificial), fixat fix la ambele capete de corpul aparatului, 2 – sârmă de sârmă de lungime reglabilă pentru calibrarea aparatului, 3 – axa de rotație a săgeții indicatoare a dispozitivul, 4 – pârghie săgeată, 5 – arc de tensionare, 6 – săgeată, 7 – scară.
La uscare, fibrele de lemn se scurtează și ele. Aceasta explică efectele modificărilor formei ramurilor plantelor și ale deformarii cherestea în timpul uscării. Numeroase modele de higrometre sate de casă se bazează pe higroscopicitatea lemnului (Fig. 27 și 28).
Astfel, suprafețele concave ale apei din capilarele umede determină proprietăți specifice materiale poroase (în special, higroscopicitate și schimbare proprietăți mecanice). Un rol la fel de important îl au suprafețele de apă convexe (pe suprafețele plane neumezibile ale substraturilor și în capilarele neumezicabile), deasupra cărora presiunea vapori saturati mai multă apă decât deasupra suprafețelor plate și concave ale apei. Aceasta înseamnă că materialele care nu sunt umectabile sunt mai uscate decât materialele umede: apa se evaporă din materialele care nu sunt umezite, iar vaporii rezultați se condensează apoi pe materialele umede. Aceasta stă la baza acțiunii impregnărilor de lemn hidrofuge, care împiedică nu numai pătrunderea apei lichide în pori, ci și condensarea vaporilor de apă în interiorul lemnului. Convexitatea picăturilor de apă în aer explică evaporarea ușoară a ceții, precum și dificultatea (comparativ cu roua) de formare a acesteia în timpul suprarăcirii gazelor umede (în special, în băi, în nori, în nori etc.).
Orez. 27. Cel mai simplu higrometru de casă dintr-o ramură de lemn uscată și șlefuită. 1 – lăstar principal, tăiat pe ambele părți și prins de perete (situat în planul foii), 2 – lăstar secundar de 3–6 mm grosime și 40–60 cm lungime, 3 – scară marcată pe perete și construită conform unui higrometru certificat gradat (sau conform rapoartelor meteo pentru zonă). La umiditate relativă scăzută, lemnul lăstarului se usucă, fibra longitudinală de lemn 4 se scurtează și trage lăstarul lateral departe de cel principal.
Orez. 28. Cel mai simplu higrometru de casă, bazat pe creșterea masei de lemn umezit la umiditate relativă ridicată a aerului. 1 – culbutor (cântar), 2 – fir de suspensie, 3 – greutate din material nehigroscopic (de exemplu, metal), 4 – greutate din lemn higroscopic (cherestea subțire, rotundă, din lemn tăiat transversal în vrac lemn usor tip tei sau plasă cu rumeguș și așchii). Pe măsură ce umiditatea relativă a aerului crește, lemnul devine hidratat și crește în greutate, ceea ce duce la înclinarea balansierului către sarcina higroscopică.
În concluzie, să notăm caracteristicile concepte de zi cu ziși termeni profesionali asociați cu gazele umede. Mulți iubitori de băi sunt încă încrezători că încălzitoarele băilor rusești „cedează” în timpul „explozivului” nu produc un fel de vapori de apă, ci o suspensie gazoasă (praf) de particule mici. apa fierbinte, iar particulele foarte microscopice de apă fierbinte sunt acei „abur ușor”. Prin urmare, susținătorii acestei frumoase teorii de zi cu zi trebuie să se grăbească dureros între oportunitatea evidentă a aprovizionării „turcelor” pentru suprafețe mari, dar moderat fierbinți (care, conform acestei teorii, pare să ofere cel mai „ușor” abur) și „ utilitatea” aprovizionării rusești pentru suprafețe relativ mici de pietre fierbinți . În conformitate cu această teorie, pufurile de abur „alb” din ibric par a fi actul principal de „evaporare” a apei în ibric. Apoi aceste particule mari de abur „alb” „se evaporă” (se presupune că se disociază) din nou pentru a forma particule microscopice de apă invizibile pentru ochi. Este clar că toate aceste considerații sunt o consecință a necunoașterii teoriei moleculare a substanțelor și, de aici, incapacitatea de a imagina apa condensată sub forma unui set de molecule care se atrag reciproc, din care, depășind o barieră, apă individuală, cea mai energetică. moleculele pot zbura în aer (capabile să rupă „legăturile” de atracție reciprocă), formând doar vapori sub formă de gaz.
În această carte nu avem ocazia să discutăm numeroase idei cotidiene (adesea foarte inteligente, dar dense) care sunt atât de caracteristice băilor. Această carte oferă familiaritate cu fizica cel puțin la nivel curiculumul scolar. Deosebim clar apa lichidă compactă turnată într-un vas de apa lichidă dispersată (fragmentată) sub formă de picături mari și stropi și/sau sub formă de picături mici - aerosoli (care cad încet în aer) și/sau sub formă de picături ultrafine - ceață și ceață (aproape că nu cad în aer). Vaporii de apă (vaporii de apă) nu sunt apă sau lichid (chiar dacă sunt fin divizați), ci un gaz, acestea sunt molecule individuale de apă în spațiu, iar aceste molecule de apă sunt atât de departe unele de altele încât practic nu se atrag reciproc (; dar uneori interacționează ca urmare a coliziunilor și din această cauză sunt capabili să se combine în mod constant - se condensează la viteze mici ale coliziunilor moleculare). Moleculele de apă (sub formă de vapori de apă într-o baie) sunt întotdeauna înconjurate de molecule de aer, formând un gaz special - aer umed, adică un amestec de aer cu vapori de apă (un amestec de molecule de apă, azot, oxigen, argon și alte componente care alcătuiesc aerul). Și dacă acest aer umed este fierbinte, atunci în băi se numește „abur”. Vaporii de apă disociați se numesc molecule de apă disociate H 2 O –> OH + H, format la temperaturi peste 2000 °C. Cu chiar mai mult temperaturi mari peste 5000 °C, se formează diverși vapori de apă ionizată H 2 O –> OH ‑ + H + = OH ‑ +H 3 O + = OH + H + + e temperaturi scăzute vapori, dar cu iradiere electronică sau ionică, de exemplu, în descărcări electrice strălucitoare sau corona în aer.
Vaporii de apă, ca orice gaz (sau orice vapori, de exemplu, benzina care se evaporă), sunt invizibili, iar ceața, nefiind un gaz, ci mici picături de apă, împrăștie lumina și este vizibilă sub formă de „fum” alb. În fiecare zi putem observa cum aburul de apă iese dintr-un ibric sau de sub capacul unei cratițe, răcindu-se în aer. Când iese din ibric, inițial este invizibil (sub formă de gaz), răcindu-se treptat în duza ceainicului, începe să se condenseze și se transformă în fluxuri de ceață („pufături de abur”). Apoi, picăturile de ceață se amestecă cu aerul și, dacă este suficient de uscat (adică, capabile să accepte umiditatea), se evaporă din nou și „dispar”. În viața băii, aburul este de obicei înțeles corect ca fiind exact vaporii de apă invizibili din aer, inclusiv aerul umed fierbinte în baie numit abur: „există abur fierbinte în baie” sau „abur rece în baie”. Ceața în baie sub formă de „pufături de abur” este un fenomen nedorit. Ceața se formează atunci când aerul rece pătrunde brusc prin ușile care se deschid într-o baie umedă, precum și atunci când lovește pietrele insuficient încălzite la temperaturi scăzute ale aerului din baie (la fel cum se formează ceața când aburul părăsește un ibric). În orice caz, formarea de ceață poate fi prevenită prin creșterea temperaturii aburului și prin creșterea temperaturii și scăderea umidității aerului în care intră aburul (vezi secțiunea 7.5). Dacă ceața este vizibilă în baie, atunci ei spun că aburul din baie este „crud” (vezi secțiunea 7.6). Dacă, la intrarea în baie, fața simte umezeală (tranpiră) și ochelarii se încețesc, atunci se spune că aburul este „umed”, iar dacă fața nu simte umezeală, aburul este „uscat”. Desigur, vaporii de apă în sine (ca gaz) nu pot fi uscați, umed sau umed, ar fi mai corect să spunem aer uscat, umed sau umed; În jargonul profesional al instalatorilor, termenii tehnici abur „umed” sau „umed” sunt adesea folosiți atunci când doresc să explice că există apă condensată (inclusiv sub formă de ceață) în linia principală de abur (de exemplu, furnizarea de abur). direct la baia de aburi a unei băi de oraș). Termenii „uscat”, „supraîncălzit” sau „abur viu” sunt utilizați atunci când conducta principală de abur este uscată în interior, iar aburul din interiorul conductei este lipsit de ceață. Astfel, terminologia este complet diferită, așa că uneori sunt necesare clarificări suplimentare. Terminologia științifică, profesională și de zi cu zi, de regulă, nu coincid.
Unul dintre indicatorii foarte importanți din atmosfera noastră. Poate fi absolut sau relativ. Cum se măsoară umiditatea absolută și ce formulă ar trebui utilizată pentru aceasta? Puteți afla despre acest lucru citind articolul nostru.
Umiditatea aerului - ce este?
Ce este umiditatea? Aceasta este cantitatea de apă conținută în oricare corpul fizic sau mediu. Acest indicator depinde direct de natura însăși a mediului sau a substanței, precum și de gradul de porozitate (dacă despre care vorbim O solide). În acest articol vom vorbi despre formă specifică umiditate - despre umiditatea aerului.
Dintr-un curs de chimie, știm cu toții foarte bine că aerul atmosferic este format din azot, oxigen, dioxid de carbon și alte gaze, care nu reprezintă mai mult de 1% din masa totală. Dar, pe lângă aceste gaze, aerul conține și vapori de apă și alte impurități.
Umiditatea aerului se referă la cantitatea de vapori de apă care acest moment(si in acest loc) este conținută în masa de aer. În același timp, meteorologii disting două dintre valorile sale: umiditatea absolută și umiditatea relativă.
Umiditatea aerului este una dintre cele mai importante caracteristici Atmosfera Pământului, care influențează modelele meteo locale. Este de remarcat faptul că nivelul de umiditate aerul atmosferic nu este la fel - atât într-o secțiune verticală, cât și într-una orizontală (latitudinală). Deci, dacă în latitudinile polare umiditatea relativă a aerului (in stratul de jos atmosferă) sunt de aproximativ 0,2-0,5%, apoi în zonele tropicale - până la 2,5%. În continuare, vom afla ce este umiditatea absolută și relativă a aerului. Vom lua în considerare și ce diferență există între acești doi indicatori.
Umiditatea absolută: definiție și formulă
Tradus din latină, cuvântul absolutus înseamnă „plin”. Pe baza acestui fapt, esența conceptului de „umiditate absolută a aerului” devine evidentă. Aceasta este o valoare care arată câte grame de vapori de apă sunt de fapt conținute într-un metru cub dintr-o anumită masă de aer. De regulă, acest indicator este notat cu litera latină F.
G/m 3 este o unitate de măsură în care se calculează umiditatea absolută. Formula de calcul este următoarea:
În această formulă, litera m indică masa vaporilor de apă, iar litera V indică volumul unei anumite mase de aer.
Valoarea umidității absolute depinde de mai mulți factori. În primul rând, acestea sunt temperatura aerului și natura proceselor de advecție.
Umiditate relativă
Acum să ne uităm la ce este umiditatea relativă. Acest valoare relativă, care arată câtă umiditate este conținută în aer în raport cu cantitatea maximă posibilă de vapori de apă din acea masă de aer la o anumită temperatură. Umiditatea relativă a aerului este măsurată ca procent (%). Și acesta este procentul pe care îl putem afla adesea în prognozele și rapoartele meteo.
De asemenea, merită menționat un concept atât de important ca punctul de rouă. Acesta este fenomenul de saturație maximă posibilă a masei de aer cu vapori de apă (umiditatea relativă în acest moment este de 100%). În acest caz, excesul de umiditate se condensează și se formează precipitare, ceață sau nori.
Metode de măsurare a umidității aerului
Femeile știu că pot detecta creșterea umidității din atmosferă cu ajutorul coafurii lor voluminoase. Cu toate acestea, există și alte metode, mai precise și dispozitive tehnice. Acestea sunt un higrometru și un psicrometru.
Primul higrometru a fost creat în secolul al XVII-lea. Unul dintre tipurile acestui dispozitiv se bazează tocmai pe proprietățile părului de a-și schimba lungimea odată cu modificările umidității mediului. Cu toate acestea, astăzi există și higrometre electronice. Un psicrometru este un dispozitiv special care conține un termometru umed și uscat. Pe baza diferenței dintre indicatorii lor, umiditatea aerului este determinată la un anumit moment în timp.
Umiditatea aerului ca un indicator important de mediu
Este considerat optim pentru corpul uman este umiditatea relativă a aerului de 40-60%. Indicatorii de umiditate influențează foarte mult percepția unei persoane asupra temperaturii aerului. Deci, cu umiditate scăzută ni se pare că aerul este mult mai rece decât în realitate (și invers). Acesta este motivul pentru care în tropicale și latitudinile ecuatoriale Pe planeta noastră, călătorilor le este atât de greu să supraviețuiască căldurii și căldurii.
Astăzi există umidificatoare și dezumidificatoare speciale care ajută o persoană să regleze umiditatea aerului în spațiile închise.
In cele din urma...
Astfel, umiditatea absolută a aerului este cel mai important indicator care ne oferă o idee despre starea și caracteristicile masele de aer. În acest caz, trebuie să puteți distinge această valoare de umiditatea relativă. Și dacă acesta din urmă arată proporția de vapori de apă (în procente) care este prezent în aer, atunci umiditatea absolută este cantitatea reală de vapori de apă în grame într-un metru cub de aer.
Ce este aburul și care sunt principalele sale proprietăți.
Aerul poate fi considerat un gaz?
Legile gazelor ideale se aplică aerului?
Apa ocupă aproximativ 70,8% din suprafață glob. Organismele vii conțin între 50 și 99,7% apă. Figurat vorbind, organismele vii sunt apă animată. În atmosferă există aproximativ 13-15 mii km3 de apă sub formă de picături, cristale de zăpadă și vapori de apă. Vaporii de apă atmosferici influențează vremea și clima Pământului.
Vaporii de apă în atmosferă.
Vaporii de apă din aer, în ciuda suprafețelor uriașe ale oceanelor, mărilor, lacurilor și râurilor, nu sunt întotdeauna saturati. Mișcarea maselor de aer duce la faptul că în unele locuri de pe planeta noastră predomină în prezent evaporarea apei asupra condensului, în timp ce în altele, dimpotrivă, predomină condensarea. Dar aproape întotdeauna există o cantitate de vapori de apă în aer.
Densitatea vaporilor de apă din aer se numește umiditate absolută.
Umiditatea absolută este deci exprimată în kilograme pe metru cub (kg/m3).
Presiunea parțială a vaporilor de apă
Aerul atmosferic este un amestec de diverse gaze și vapori de apă. Fiecare dintre gaze contribuie la presiunea totală produsă de aer asupra corpurilor din el.
Se numește presiunea pe care ar produce vaporii de apă dacă toate celelalte gaze ar fi absente presiunea parțială a vaporilor de apă.
Presiunea parțială a vaporilor de apă este considerată unul dintre indicatorii umidității aerului. Se exprimă în unități de presiune - pascali sau milimetri de mercur.
Deoarece aerul este un amestec de gaze, atunci Presiunea atmosferică este determinată de suma presiunilor parțiale ale tuturor componentelor aerului uscat (oxigen, azot, dioxid de carbon etc.) şi vapori de apă.
Umiditate relativă.
Pe baza presiunii parțiale a vaporilor de apă și a umidității absolute, este încă imposibil să se judece cât de aproape sunt vaporii de apă de saturație în aceste condiții. Și anume, de aceasta depinde intensitatea evaporării apei și pierderea de umiditate de către organismele vii. De aceea se introduce o valoare care arată cât de aproape sunt vaporii de apă de saturație la o anumită temperatură - umiditate relativă.
Umiditatea relativă a aerului este raportul dintre presiunea parțială p a vaporilor de apă conținută în aer la o temperatură dată și presiunea pH. n de abur saturat la aceeași temperatură, exprimat ca procent:
Umiditatea relativă este de obicei mai mică de 100%.
Când temperatura scade presiune parțială vaporii de apă din aer pot deveni egal cu presiunea abur saturat. Aburul începe să se condenseze și cade roua.
Se numește temperatura la care vaporii de apă devin saturați punct de condensare.
Umiditatea relativă a aerului poate fi determinată de punctul de rouă.
![](https://i1.wp.com/class-fizika.ru/images/10_11_class/10/4/70.2.jpg)
Psicrometru.
Umiditatea aerului este măsurată cu instrumente speciale. Vă vom spune despre unul dintre ele - psicrometru.
Psihrometrul este format din două termometre (Fig. 11.4). Rezervorul unuia dintre ele rămâne uscat și arată temperatura aerului. Rezervorul celuilalt este înconjurat de o fâșie de pânză, al cărei capăt este scufundat în apă. Apa se evaporă, iar acest lucru răcește termometrul. Cu cât umiditatea relativă este mai mare, cu atât se produce o evaporare mai puțin intensă și temperatura indicată de un termometru înconjurat de o cârpă umedă este mai aproape de temperatura indicată de un termometru uscat.
La o umiditate relativă de 100%, apa nu se va evapora deloc, iar citirile ambelor termometre vor fi aceleași. Pe baza diferenței de temperatură dintre aceste termometre, folosind tabele speciale, puteți determina umiditatea aerului.
Valoarea umidității.
Intensitatea evaporării umidității de pe suprafața pielii umane depinde de umiditate. Și evaporarea umidității are mare importanță pentru a menține temperatura corpului constantă. ÎN nave spațiale se mentine cea mai favorabila umiditate relativa a aerului pentru om (40-60%).
În ce condiții credeți că apare roua? De ce nu este rouă pe iarbă seara înaintea unei zile ploioase?
Este foarte important să cunoaștem umiditatea în meteorologie - în legătură cu prognoza meteo. Deși cantitatea relativă de vapori de apă din atmosferă este relativ mică (aproximativ 1%), rolul acesteia în fenomene atmosferice semnificativ. Condensarea vaporilor de apă duce la formarea norilor și la precipitații ulterioare. În același timp, iese în evidență un numar mare de căldură. În schimb, evaporarea apei este însoțită de absorbția căldurii.
În țesut, cofetărie și alte industrii, este necesară o anumită umiditate pentru desfășurarea normală a procesului.
Este foarte important să se mențină regimul de umiditate în producție în timpul producției. circuite electroniceși dispozitive, în nanotehnologie.
Depozitarea operelor de artă și a cărților necesită menținerea umidității aerului la nivelul cerut. Dacă există umiditate ridicată, pânzele de pe pereți se pot lăsa, ceea ce va duce la deteriorarea stratului de vopsea. De aceea se pot vedea psihrometre pe pereții muzeelor.
UMIDITATEA AERULUI. PUNCT DE CONDENSARE.
DISPOZITIVE PENTRU DETERMINAREA UMIDITĂȚII AERULUI.
1.Atmosferă.
Atmosfera este învelișul gazos al Pământului, constând în principal din azot (mai mult de 75%), oxigen (puțin mai puțin de 15%) și alte gaze. Aproximativ 1% din atmosferă este vapori de apă. De unde vine în atmosferă?
O mare parte din suprafața globului este ocupată de mări și oceane, de la suprafața cărora apa se evaporă constant la orice temperatură. Apa este eliberată și în timpul respirației organismelor vii.
Cantitatea de vapori de apă conținută în aer afectează vremea, bunăstarea umană, procesele tehnologice în producție, siguranța exponatelor din muzeu și siguranța cerealelor în depozitele. Prin urmare, este foarte important să controlați gradul de umiditate a aerului și capacitatea, dacă este necesar, de a-l schimba în cameră.
2. Umiditate absolută.
Umiditate absolută aerul este cantitatea de vapori de apă conținută în 1 m 3 de aer (densitatea vaporilor de apă).
sau , Unde
m este masa vaporilor de apă, V este volumul de aer care conține vapori de apă. P – presiunea parțială a vaporilor de apă, μ – Masă molară vapori de apă, T este temperatura acestuia.
Deoarece densitatea este proporțională cu presiunea, umiditatea absolută poate fi caracterizată și prin presiunea parțială a vaporilor de apă.
3.Umiditatea relativă.
Gradul de umiditate sau uscăciune al aerului este afectat nu numai de cantitatea de vapori de apă conținută în acesta, ci și de temperatura aerului. Chiar dacă cantitatea de vapori de apă este aceeași, la o temperatură mai scăzută aerul va părea mai umed. Acesta este motivul pentru care o cameră rece se simte umedă.
Acest lucru se explică prin faptul că la temperaturi mai ridicate aerul poate conține o cantitate maximă mai mare de vapori de apă și este conținut în aer când vaporii sunt bogat. De aceea, cantitatea maximă de vapori de apă, care poate conțineîn 1 m 3 de aer la o temperatură dată se numeşte densitatea vaporilor saturați la o temperatură dată.
Dependența densității și a presiunii parțiale a vaporilor saturați de temperatură poate fi găsită în tabelele fizice.
Ținând cont de această dependență, am ajuns la concluzia că o caracteristică mai obiectivă a umidității aerului este umiditate relativă.
Umiditate relativă este raportul dintre umiditatea absolută a aerului și cantitatea de abur necesară pentru a satura 1 m 3 de aer la o anumită temperatură.
ρ este densitatea vaporilor, ρ 0 este densitatea vaporilor saturați la o temperatură dată și φ este umiditatea relativă a aerului la o temperatură dată.
Umiditatea relativă poate fi determinată și prin presiunea parțială a vaporilor
P este presiunea parțială a vaporilor, P 0 este presiunea parțială a vaporilor saturați la o temperatură dată și φ este umiditatea relativă a aerului la o temperatură dată.
4. Punct de rouă.
Dacă aerul care conține vapori de apă este răcit izobar, atunci la o anumită temperatură vaporii de apă devin saturați, deoarece odată cu scăderea temperaturii densitatea maximă posibilă a vaporilor de apă din aer la o anumită temperatură scade, de exemplu. densitatea aburului saturat scade. Pe măsură ce temperatura scade și mai mult, excesul de vapori de apă începe să se condenseze.
Temperatura, la care un anumit vapor de apă conținut în aer devine saturată se numește punct de condensare.
Acest nume este asociat cu un fenomen observat în natură - cade roua. Pierderea de rouă este explicată după cum urmează. În timpul zilei, aerul, pământul și apa din diferite corpuri de apă se încălzesc. În consecință, există o evaporare intensă a apei de la suprafața rezervoarelor și a solului. Vaporii de apa continuti in aer sunt nesaturati la temperaturile din timpul zilei. Noaptea, și mai ales dimineața, temperatura aerului și a suprafeței pământului scade, vaporii de apă devin saturați, iar vaporii de apă în exces se condensează pe diferite suprafețe.
Δρ este excesul de umiditate care este eliberat atunci când temperatura scade sub punctul de rouă.
Ceața are aceeași natură. Ceața sunt picături minuscule de apă formate ca urmare a condensului aburului, nu pe suprafața pământului, ci în aer. Picăturile sunt atât de mici și ușoare încât pot fi suspendate în aer. Pe aceste picături sunt împrăștiate razele de lumină, iar aerul devine opac, adică. vizibilitatea devine dificilă.
Când aerul este răcit rapid, aburul, devenind saturat, poate ocoli faza lichidă și se poate transforma imediat într-un solid. Acest lucru explică apariția înghețului pe copaci. Unele interesante fenomene optice pe cer (de exemplu, un halou) sunt cauzate de trecerea razelor solare sau lunare prin norii cirrus formați din cristale de gheață minuscule.
5. Instrumente pentru determinarea umidității.
Cele mai simple instrumente pentru determinarea umidității sunt higrometrele de diferite modele (condens, film, păr) și un psicrometru.
Principiul de funcționare higrometru de condensare se bazează pe măsurarea punctului de rouă și determinarea umidității absolute din încăpere din acesta. Cunoscând temperatura din încăpere și densitatea vaporilor saturați corespunzătoare acestei temperaturi, găsim umiditatea relativă a aerului.
Acțiune higrometre cu peliculă și păr asociate cu modificări ale proprietăților elastice ale materialelor biologice. Pe măsură ce umiditatea crește, elasticitatea acestora scade, iar pelicula sau părul se întinde la o lungime mai mare.
Psicrometru constă din două termometre, dintre care unul are un rezervor cu alcool învelit într-o cârpă umedă. Deoarece umiditatea se evaporă în mod constant din țesătură și, prin urmare, căldura este îndepărtată, temperatura afișată de acest termometru va fi întotdeauna mai scăzută. Cu cât aerul din cameră este mai puțin umed, cu atât are loc o evaporare mai intensă, un termometru cu rezervor umed se răcește mai puternic și arată o temperatură mai scăzută. Pe baza diferenței de temperatură dintre termometrele uscate și umede, folosind tabelul psicrometric corespunzător, se determină umiditatea relativă a aerului dintr-o încăpere dată.