Tabelul umidității la diferite temperaturi. Determinarea umidității aerului
Una dintre cele mai importante caracteristici ale aerului comprimat utilizat în industrie, industria alimentară, medicină și alte industrii este umiditatea. Acest articol oferă o definiție a conceptului de „umiditate a aerului”, sunt date tabele pentru determinarea punctului de rouă în funcție de temperatură și umiditate relativă, valorile presiunii vaporilor saturați de pe suprafața apei și a gheții și a valorilor umidității absolute. . Și, de asemenea, un tabel de factori de corecție pentru conversia umidității relative a aerului saturat în raport cu apă în umiditatea relativă a aerului saturat în raport cu gheața.
Definiția cea mai generală este: umiditate- Aceasta este o măsură care caracterizează conținutul de vapori de apă din aer (sau alt gaz). Această definiție, desigur, nu pretinde a fi „intensiv în știință”, dar dă conceptul fizic de umiditate.
Pentru a cuantifica „umiditatea” gazelor, se folosesc cel mai adesea următoarele caracteristici:
- presiunea parțială a vaporilor de apă (p)- presiunea, care ar avea vapori de apa, care face parte din aerul atmosferic sau comprimat, daca singura ar ocupa un volum egal cu volumul de aer la aceeasi temperatura. Presiunea totală a unui amestec de gaze este egală cu suma presiunilor parțiale ale componentelor individuale ale acestui amestec. .
- umiditate relativă- este definită ca raportul dintre umiditatea reală a aerului și umiditatea maximă posibilă a acestuia, adică umiditatea relativă arată cât de mult mai multă umiditate nu este suficientă pentru ca condensul să înceapă în condiții de mediu date. Mai „științifică” este următoarea formulare: umiditatea relativă este o valoare definită ca raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă (p) și presiunea vaporilor de saturație la o anumită temperatură, exprimată ca procent.
- temperatura punctului de rouă(îngheț), este definită ca temperatura la care presiunea parțială a aburului saturat în raport cu apa (gheață) este egală cu presiunea parțială a vaporilor de apă din gazul care se caracterizează. Adică, aceasta este temperatura la care începe procesul de condensare a umezelii. Semnificația practică a punctului de rouă este că indică cantitatea maximă de umiditate care poate fi conținută în aer la o anumită temperatură. Într-adevăr, cantitatea reală de apă care poate fi păstrată într-un volum constant de aer depinde doar de temperatură. Conceptul de punct de rouă este cel mai convenabil parametru tehnic. Cunoscând valoarea punctului de rouă, putem spune cu siguranță că cantitatea de umiditate dintr-un anumit volum de aer nu va depăși o anumită valoare.
- umiditate absolută, definit ca conținutul de masă al apei pe unitatea de volum de gaz. aceasta este o valoare care arată câți vapori de apă sunt conținuti într-un anumit volum de aer, acesta este conceptul cel mai general, este exprimat în g / m3. La umiditatea gazului foarte scăzută, un parametru precum conținutul de umiditate, a cărui unitate este ppm (părți pe milion - părți pe milion). Aceasta este o valoare absolută care caracterizează numărul de molecule de apă per milion de molecule ale întregului amestec. Nu depinde de temperatură sau presiune. Acest lucru este de înțeles, numărul de molecule de apă nu poate crește sau scădea odată cu schimbările de presiune și temperatură.
Dependențele presiunii vaporilor saturați pe o suprafață plană de apă și gheață de temperatură, obținute teoretic pe baza ecuației Clausius-Clapeyron și verificate cu datele experimentale ale multor cercetători, sunt recomandate pentru practica meteorologică de către Organizația Meteorologică Mondială (OMM). :
ln p sw =-6094,4692T -1 +21,1249952-0,027245552 T+0,000016853396T 2 +2,4575506 lnT
ln p si = -5504,4088T -1 - 3,5704628-0,017337458T+ 0,0000065204209T 2 + 6,1295027 lnT,
unde p sw este presiunea vaporilor de saturație deasupra unei suprafețe plane de apă (Pa);
p si - presiunea vaporilor saturați pe o suprafață plană de gheață (Pa);
T - temperatura (K).
Formulele de mai sus sunt valabile pentru temperaturi de la 0 la 100ºC (pentru p sw) și de la -0 la -100ºC (pentru p si). În același timp, OMM recomandă prima formulă pentru temperaturi negative pentru apa suprarăcită (până la -50ºC).
Este evident că aceste formule sunt destul de greoaie și incomode pentru munca practică, prin urmare, în calcule este mult mai convenabil să se utilizeze date gata făcute rezumate în tabele speciale. Mai jos sunt câteva dintre aceste tabele.
Tabelul 1. Definiții punctului de rouă în funcție de temperatură și umiditate relativă a aerului
Temperatura aerului | Umiditate relativă | |||||||||||||
30% | 35% | 40% | 45% | 50% | 55% | 60%& | 65% | 70% | 75% | 80% | 85% | 90% | 95% | |
-10°С | ;-23,2 | -21,8 | -20,4 | -19,0 | -17,8 | -16,7 | -15,8 | -14,9 | -14,1 | -13,3 | -12,6 | -11,9 | -10,6 | -10,0 |
-5°C | -18,9 | -17,2 | -15,8 | -14,5 | -13,3 | -11,9 | -10,9 | -10,2 | -9,3 | -8,8 | -8,1 | -7,7 | -6,5 | -5,8 |
0°С | -14,5 | -12,8 | -11,3 | -9,9 | -8,7 | -7,5 | -6,2 | -5,3 | -4,4 | -3,5 | -2,8 | -2 | -1,3 | -0,7 |
+2°C | -12,8 | -11,0 | -9,5 | -8,1 | -6,8 | -5,8 | -4,7 | -3,6 | -2,6 | -1,7 | -1 | -0,2 | -0,6 | +1,3 |
+4°C | -11,3 | -9,5 | -7,9 | -6,5 | -4,9 | -4,0 | -3,0 | -1,9 | -1,0 | +0,0 | +0,8 | +1,6 | +2,4 | +3,2 |
+5°C | -10,5 | -8,7 | -7,3 | -5,7 | -4,3 | -3,3 | -2,2 | -1,1 | -0,1 | +0,7 | +1,6 | +2,5 | +3,3 | +4,1 |
+6°C | -9,5 | -7,7 | -6,0 | -4,5 | -3,3 | -2,3 | -1,1 | -0,1 | +0,8 | +1,8 | +2,7 | +3,6 | +4,5 | +5,3 |
+7°C | -9,0 | -7,2 | -5,5 | -4,0 | -2,8 | -1,5 | -0,5 | +0,7 | +1,6 | +2,5 | +3,4 | +4,3 | +5,2 | +6,1 |
+8°C | -8,2 | -6,3 | -4,7 | -3,3 | -2,1 | -0,9 | +0,3 | +1,3 | +2,3 | +3,4 | +4,5 | +5,4 | +6,2 | +7,1 |
+9°C | -7,5 | -5,5 | -3,9 | -2,5 | -1,2 | +0,0 | +1,2 | +2,4 | +3,4 | +4,5 | +5,5 | +6,4 | +7,3 | +8,2 |
+10°С | -6,7 | -5,2 | -3,2 | -1,7 | -0,3 | +0,8 | +2,2 | +3,2 | +4,4 | +5,5 | +6,4 | +7,3 | +8,2 | +9,1 |
+11°C | -6,0 | -4,0 | -2,4 | -0,9 | +0,5 | +1,8 | +3,0 | +4,2 | +5,3 | +6,3 | +7,4 | +8,3 | +9,2 | +10,1 |
+12°C | -4,9 | -3,3 | -1,6 | -0,1 | +1,6 | +2,8 | +4,1 | +5,2 | +6,3 | +7,5 | +8,6 | +9,5 | +10,4 | +11,7 |
+13°С | -4,3 | -2,5 | -0,7 | +0,7 | +2,2 | +3,6 | +5,2 | +6,4 | +7,5 | +8,4 | +9,5 | +10,5 | +11,5 | +12,3 |
+14°C | -3,7 | -1,7 | -0,0 | +1,5 | +3,0 | +4,5 | +5,8 | +7,0 | +8,2 | +9,3 | +10,3 | +11,2 | +12,1 | +13,1 |
+15°С | -2,9 | -1,0 | +0,8 | +2,4 | +4,0 | +5,5 | +6,7 | +8,0 | +9,2 | +10,2 | +11,2 | +12,2 | +13,1 | +14,1 |
+16°C | -2,1 | -0,1 | +1,5 | +3,2 | +5,0 | +6,3 | +7,6 | +9,0 | +10,2 | +11,3 | +12,2 | +13,2 | +14,2 | +15,1 |
+17°C | -1,3 | +0,6 | +2,5 | +4,3 | +5,9 | +7,2 | +8,8 | +10,0 | +11,2 | +12,2 | +13,5 | +14,3 | +15,2 | +16,6 |
+18°C | -0,5 | +1,5 | +3,2 | +5,3 | +6,8 | +8,2 | +9,6 | +11,0 | +12,2 | +13,2 | +14,2 | +15,3 | +16,2 | +17,1 |
+19°C | +0,3 | +2,2 | +4,2 | +6,0 | +7,7 | +9,2 | +10,5 | +11,7 | +13,0 | +14,2 | +15,2 | +16,3 | +17,2 | +18,1 |
+20°С | +1,0 | +3,1 | +5,2 | +7,0 | +8,7 | +10,2 | +11,5 | +12,8 | +14,0 | +15,2 | +16,2 | +17,2 | +18,1 | +19,1 |
+21°С | +1,8 | +4,0 | +6,0 | +7,9 | +9,5 | +11,1 | +12,4 | +13,5 | +15,0 | +16,2 | +17,2 | +18,1 | +19,1 | +20,0 |
+22°С | +2,5 | +5,0 | +6,9 | +8,8 | +10,5 | +11,9 | +13,5 | +14,8 | +16,0 | +17,0 | +18,0 | +19,0 | +20,0 | +21,0 |
+23°C | +3,5 | +5,7 | +7,8 | +9,8 | +11,5 | +12,9 | +14,3 | +15,7 | +16,9 | +18,1 | +19,1 | +20,0 | +21,0 | +22,0 |
+24°C | +4,3 | +6,7 | +8,8 | +10,8 | +12,3 | +13,8 | +15,3 | +16,5 | +17,8 | +19,0 | +20,1 | +21,1 | +22,0 | +23,0 |
+25°C | +5,2 | +7,5 | +9,7 | +11,5 | +13,1 | +14,7 | +16,2 | +17,5 | +18,8 | +20,0 | +21,1 | +22,1 | +23,0 | +24,0 |
+26°С | +6,0 | +8,5 | +10,6 | +12,4 | +14,2 | +15,8 | +17,2 | +18,5 | +19,8 | +21,0 | +22,2 | +23,1 | +24,1 | +25,1 |
+27°C | +6,9 | +9,5 | +11,4 | +13,3 | +15,2 | +16,5 | +18,1 | +19,5 | +20,7 | +21,9 | +23,1 | +24,1 | +25,0 | +26,1 |
+28°С | +7,7 | +10,2 | +12,2 | +14,2 | +16,0 | +17,5 | +19,0 | +20,5 | +21,7 | +22,8 | +24,0 | +25,1 | +26,1 | +27,0 |
+29°С | +8,7 | +11,1 | +13,1 | +15,1 | +16,8 | +18,5 | +19,9 | +21,3 | +22,5 | +24,1 | +25,0 | +26,0 | +27,0 | +28,0 |
+30°C | +9,5 | +11,8 | +13,9 | +16,0 | +17,7 | +19,7 | +21,3 | +22,5 | +23,8 | +25,0 | +26,1 | +27,1 | +28,1 | +29,0 |
+32°С | +11,2 | +13,8 | +16,0 | +17,9 | +19,7 | +21,4 | +22,8 | +24,3 | +25,6 | +26,7 | +28,0 | +29,2 | +30,2 | +31,1 |
+34°С | +12,5 | +15,2 | +17,2 | +19,2 | +21,4 | +22,8 | +24,2 | +25,7 | +27,0 | +28,3 | +29,4 | +31,1 | +31,9 | +33,0 |
+36°C | +14,6 | +17,1 | +19,4 | +21,5 | +23,2 | +25,0 | +26,3 | +28,0 | +29,3 | +30,7 | +31,8 | +32,8 | +34,0 | +35,1 |
+38°C | +16,3 | +18,8 | +21,3 | +23,4 | +25,1 | +26,7 | +28,3 | +29,9 | +31,2 | +32,3 | +33,5 | +34,6 | +35,7 | +36,9 |
+40°C | +17,9 | +20,6 | + 22,6 | +25,0 | +26,9 | +28,7 | +30,3 | +31,7 | +33,0 | +34,3 | +35,6 | +36,8 | +38,0 | +39,0 |
Tabelul 2. Presiunile vaporilor saturați pe o suprafață plană de apă (p sw) și gheață (p si).
T, °C | p sw , Pa | p si , Pa | T, °C | p sw , Pa | p si , Pa | T, °C | p sw , Pa | p si , Pa |
-50 | 6,453 | 3,924 | -33 | 38,38 | 27,65 | -16 | 176,37 | 150,58 |
-49 | 7,225 | 4,438 | -32 | 42,26 | 30,76 | -15 | 191,59 | 165,22 |
-48 | 8,082 | 5,013 | -31 | 46,50 | 34,18 | -14 | 207,98 | 181,14 |
-47 | 9,030 | 5,657 | -30 | 51,11 | 37,94 | -13 | 225,61 | 198,45 |
-46 | 10,08 | 6,38 | -29 | 56,13 | 42,09 | -12 | 244,56 | 217,27 |
-45 | 11,24 | 7,18 | -28 | 61,59 | 46,65 | -11 | 264,93 | 237,71 |
-44 | 12,52 | 8,08 | -27 | 67,53 | 51,66 | -10 | 286,79 | 259,89 |
-43 | 13,93 | 9,08 | -26 | 73,97 | 57,16 | -9 | 310,25 | 283,94 |
-42 | 15,48 | 10,19 | -25 | 80,97 | 63,20 | -8 | 335,41 | 310,02 |
-41 | 17,19 | 11,43 | -24 | 88,56 | 69,81 | -7 | 362,37 | 338,26 |
-40 | 19,07 | 12,81 | -23 | 96,78 | 77,06 | -6 | 391,25 | 368,84 |
-39 | 21,13 | 14,34 | -22 | 105,69 | 85,00 | -5 | 422,15 | 401,92 |
-38 | 23,40 | 16,03 | -21 | 115,32 | 93,67 | -4 | 455,21 | 437,68 |
-37 | 25,88 | 17,91 | -20 | 125,74 | 103,16 | -3 | 490,55 | 476,32 |
-36 | 28,60 | 19,99 | -19 | 136,99 | 113,52 | -2 | 528,31 | 518,05 |
-35 | 31,57 | 22,30 | -18 | 149,14 | 124,82 | -1 | 568,62 | 563,09 |
-34 | 34,83 | 24,84 | -17 | 162,24 | 137,15 | 0 | 611,65 | 611,66 |
Tabelul 3. Valorile presiunii vaporilor saturați deasupra unei suprafețe plane de apă (p sw).
T, °C | p sw , Pa | T, °C | p sw , Pa | T, °C | p sw , Pa | T, °C | p sw , Pa |
0 | 611,65 | 26 | 3364,5 | 52 | 13629,5 | 78 | 43684,4 |
1 | 657,5 | 27 | 3568,7 | 53 | 14310,3 | 79 | 45507,1 |
2 | 706,4 | 28 | 3783,7 | 54 | 15020,0 | 80 | 47393,4 |
3 | 758,5 | 29 | 4009,8 | 55 | 15759,6 | 81 | 49344,8 |
4 | 814,0 | 30 | 4247,6 | 56 | 16530,0 | 82 | 51363,3 |
5 | 873,1 | 31 | 4497,5 | 57 | 17332,4 | 83 | 53450,5 |
6 | 935,9 | 32 | 4760,1 | 58 | 18167,8 | 84 | 55608,3 |
7 | 1002,6 | 33 | 5036,0 | 59 | 19037,3 | 85 | 57838,6 |
8 | 1073,5 | 34 | 5325,6 | 60 | 19942,0 | 86 | 60143,3 |
9 | 1148,8 | 35 | 5629,5 | 61 | 20883,1 | 87 | 62524,2 |
10 | 1228,7 | 36 | 5948,3 | 62 | 21861,6 | 88 | 64983,4 |
11 | 1313,5 | 37 | 6282,6 | 63 | 22878,9 | 89 | 67522,9 |
12 | 1403,4 | 38 | 6633,1 | 64 | 23936,1 | 90 | 70144,7 |
13 | 1498,7 | 39 | 7000,4 | 65 | 25034,6 | 91 | 72850,8 |
14 | 1599,6 | 40 | 7385,1 | 66 | 26175,4 | 92 | 75643,4 |
15 | 1706,4 | 41 | 7787,9 | 67 | 27360,1 | 93 | 78524,6 |
16 | 1819,4 | 42 | 8209,5 | 68 | 28589,9 | 94 | 81496,5 |
17 | 1939,0 | 43 | 8650,7 | 69 | 29866,2 | 95 | 84561,4 |
18 | 2065,4 | 44 | 9112,1 | 70 | 31190,3 | 96 | 87721,5 |
19 | 2198,9 | 45 | 9594,6 | 71 | 32563,8 | 97 | 90979,0 |
20 | 2340,0 | 46 | 10098,9 | 72 | 33988,0 | 98 | 94336,4 |
21 | 2488,9 | 47 | 10625,8 | 73 | 35464,5 | 99 | 97795,8 |
22 | 2646,0 | 48 | 11176,2 | 74 | 36994,7 | 100 | 101359,8 |
23 | 2811,7 | 49 | 11750,9 | 75 | 38580,2 | ||
24 | 2986,4 | 50 | 12350,7 | 76 | 40222,5 | ||
25 | 3170,6 | 51 | 12976,6 | 77 | 41923,4 |
Tabelul 4. Valori ale umidității absolute a gazului cu o umiditate relativă de 100% pentru apă la diferite temperaturi.
T, ° С | A, g / m 3 | T, ° С | A, g / m 3 | T, ° С | A, g / m 3 | T, ° С | A, g / m 3 |
-50 | 0,063 | -10 | 2,361 | 30 | 30,36 | 70 | 196,94 |
-49 | 0,070 | -9 | 2,545 | 31 | 32,04 | 71 | 205,02 |
-48 | 0,078 | -8 | 2,741 | 32 | 33,80 | 72 | 213,37 |
-47 | 0,087 | -7 | 2,950 | 33 | 35,64 | 73 | 221,99 |
-46 | 0,096 | -6 | 3,173 | 34 | 37,57 | 74 | 230,90 |
-45 | 0,107 | -5 | 3,411 | 35 | 39,58 | 75 | 240,11 |
-44 | 0,118 | -4 | 3,665 | 36 | 41,69 | 76 | 249,61 |
-43 | 0,131 | -3 | 3,934 | 37 | 43,89 | 77 | 259,42 |
-42 | 0,145 | -2 | 4,222 | 38 | 46,19 | 78 | 269,55 |
-41 | 0,160 | -1 | 4,527 | 39 | 48,59 | 79 | 280,00 |
-40 | 0,177 | 0 | 4,852 | 40 | 51,10 | 80 | 290,78 |
-39 | 0,196 | 1 | 5,197 | 41 | 53,71 | 81 | 301,90 |
-38 | 0,216 | 2 | 5,563 | 42 | 56,44 | 82 | 313,36 |
-37 | 0,237 | 3 | 5,952 | 43 | 59,29 | 83 | 325,18 |
-36 | 0,261 | 4 | 6,364 | 44 | 62,25 | 84 | 337,36 |
-35 | 0,287 | 5 | 6,801 | 45 | 65,34 | 85 | 349,91 |
-34 | 0,316 | 6 | 7,264 | 46 | 68,56 | 86 | 362,84 |
-33 | 0,346 | 7 | 7,754 | 47 | 71,91 | 87 | 376,16 |
-32 | 0,380 | 8 | 8,273 | 48 | 75,40 | 88 | 389,87 |
-31 | 0,416 | 9 | 8,822 | 49 | 79,03 | 89 | 403,99 |
-30 | 0,455 | 10 | 9,403 | 50 | 82,81 | 90 | 418,52 |
-29 | 0,498 | 11 | 10,02 | 51 | 86,74 | 91 | 433,47 |
-28 | 0,544 | 12 | 10,66 | 52 | 90,82 | 92 | 448,86 |
-27 | 0,594 | 13 | 11,35 | 53 | 95,07 | 93 | 464,68 |
-26 | 0,649 | 14 | 12,07 | 54 | 99,48 | 94 | 480,95 |
-25 | 0,707 | 15 | 12,83 | 55 | 104,06 | 95 | 497,68 |
-24 | 0,770 | 16 | 13,63 | 56 | 108,81 | 96 | 514,88 |
-23 | 0,838 | 17 | 14,48 | 57 | 113,75 | 97 | 532,56 |
-22 | 0,912 | 18 | 15,37 | 58 | 118,87 | 98 | 550,73 |
-21 | 0,991 | 19 | 16,31 | 59 | 124,19 | 99 | 569,39 |
-20 | 1,076 | 20 | 17,30 | 60 | 129,70 | 100 | 588,56 |
-19 | 1,168 | 21 | 18,33 | 61 | 135,41 | ||
-18 | 1,266 | 22 | 19,42 | 62 | 141,33 | ||
-17 | 1,372 | 23 | 20,57 | 63 | 147,47 | ||
-16 | 1,486 | 24 | 21,78 | 64 | 153,83 | ||
-15 | 1,608 | 25 | 23,04 | 65 | 160,41 | ||
-14 | 1,739 | 26 | 24,37 | 66 | 167,23 | ||
-13 | 1,879 | 27 | 25,76 | 67 | 174,28 | ||
-12 | 2,029 | 28 | 27,22 | 68 | 181,58 | ||
-11 | 2,190 | 29 | 28,75 | 69 | 189,13 |
Să dăm un exemplu de utilizare în practică a tabelelor de mai sus: cu o capacitate de 10 m 3 / min, „aspiră” 10 metri cubi de aer atmosferic pe minut.
Să aflăm cantitatea de apă conținută în 10 metri cubi de aer atmosferic cu parametrii temperatură +25 °C, umiditate relativă 85%. Conform tabelului 4, aerul cu o temperatură de +25 ° C și o umiditate sută la sută conține 23,04 g / m 3 de apă. Aceasta înseamnă că la 85% umiditate, un metru cub de aer va conține 0,85 * 23,04 \u003d 19,584 g apă și zece - 195,84 g.
În procesul de comprimare a aerului, volumul ocupat de acesta va scădea. Volumul redus de aer comprimat la o presiune de 6 bar poate fi calculat pe baza legii Boyle-Mariotte (temperatura aerului nu se modifică semnificativ):
P1 x V1 = P2 x V2
V2 = (P1 x V1) / P2
Unde P1- presiunea atmosferica egala cu 1,013 bar;
V2\u003d (1,013 bar x 10 m 3) / (6 + 1,013) bar \u003d 1,44 m 3.
Adică 10 metri cubi de aer atmosferic, în proces de comprimare, „transformat” în 1,44 m 3 de aer comprimat, cu o suprapresiune de 6 bar, la ieșirea din compresor.
Aici și mai jos vom vorbi despre umiditatea aerului și a gazelor. Spre deosebire de temperatură, nu există nicio problemă cu definirea și înțelegerea fizică a umidității. Aceasta este cantitatea de apă conținută într-o unitate de volum de aer. Dar am întâlnit în munca noastră faptul că oamenii care sunt implicați profesional în măsurători nu simt acest parametru fizic și, în consecință, nu pot efectua calcule elementare și nu pot explica multe fenomene asociate cu umiditatea. Acest lucru se datorează în mare măsură faptului că, spre deosebire de temperatură, nu simțim atât de clar umiditatea (Vezi articolul: Ce este temperatura? Cum să măsori temperatura corect? Ce să alegi: RTD sau termocuplu? Sfaturi de utilizare.). Imaginează-ți că ai ieșit din casă într-o dimineață de iarnă. Care este temperatura de afară, puteți spune cu o precizie de 3 ... 5⁰С, dar întrebarea care este umiditatea relativă acum vă va deruta. În același timp, umiditatea aerului este un parametru foarte important care afectează în mod direct bunăstarea și performanța unei persoane. Este foarte important să cunoașteți și să mențineți o anumită umiditate în multe industrii și agricultură.
Ce este umiditatea aerului
Există mai multe unități pentru măsurarea umidității relative.
1. Umiditatea absolută este cantitatea de apă pe unitatea de volum de aer, A (g/m3).
2. Pentru a determina a doua unitate de măsură, trebuie să priviți cu atenție figura care arată mișcarea moleculelor de apă într-un vas închis umplut cu apă până la un anumit nivel. După ceva timp, două procese în acest vas: evaporarea și condensarea moleculelor de apă se vor egaliza și vom obține vapori de apă saturați, care creează o presiune pe pereții vasului egală cu presiunea vaporilor de apă saturați, Ps (Pa). Moleculele de apă sunt întotdeauna prezente în aer, dar concentrația lor este mai mică decât deasupra suprafeței apei. Ele, ca și alte molecule de aer, creează presiune. Această presiune, creată tocmai de moleculele de apă, se numește presiunea parțială a vaporilor de apă, P (Pa). Raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă și presiunea de saturație a vaporilor de apă, exprimat ca procent, se numește umiditate relativă a aerului:
Din definiție rezultă că umiditatea relativă a aerului deasupra suprafeței apei este de 100%. Și invers, la 100% umiditate, se observă condens de umezeală. Presiunea vaporilor de apă saturată crește odată cu creșterea temperaturii. Dacă temperatura crește într-o cameră izolată cu 100% umiditate, atunci umiditatea relativă va scădea brusc.
3. Din a doua unitate de măsură urmează a treia. Dacă temperatura este redusă într-un volum închis cu o anumită umiditate, atunci umiditatea relativă a aerului va crește. La o anumită temperatură, umiditatea relativă va deveni 100%. Această temperatură se numește temperatura punctului de rouă. Pentru temperaturi negative, există un punct de rouă - un punct de îngheț. Definiția în sine sugerează una dintre modalitățile de a determina umiditatea aerului într-un anumit volum. Trebuie să răciți încet un obiect, controlându-i temperatura. Temperatura la care o peliculă de apă din molecule de apă condensată apare pe un obiect va fi egală cu temperatura punctului de rouă într-un anumit volum.
Mai jos sunt expresii pentru calcularea presiunii vaporilor de apă saturati deasupra suprafeței apei Psw și gheții Psi în funcție de temperatură:
Valorile presiunii aburului saturat deasupra suprafeței apei (Рsw) și gheții (Рsi)
Tabelul 1.
T,° C |
psw, Pa |
psi, Pa |
T,° C |
psw, Pa |
psi, Pa |
T,° C |
psw, Pa |
psi, Pa |
6,453 |
3,924 |
38,38 |
27,65 |
176,37 |
150,58 |
|||
7,225 |
4,438 |
42,26 |
30,76 |
191,59 |
165,22 |
|||
8,082 |
5,013 |
46,50 |
34,18 |
207,98 |
181,14 |
|||
9,030 |
5,657 |
51,11 |
37,94 |
225,61 |
198,45 |
|||
10,08 |
6,38 |
56,13 |
42,09 |
244,56 |
217,27 |
|||
11,24 |
7,18 |
61,59 |
46,65 |
264,93 |
237,71 |
|||
12,52 |
8,08 |
67,53 |
51,66 |
286,79 |
259,89 |
|||
13,93 |
9,08 |
73,97 |
57,16 |
310,25 |
283,94 |
|||
15,48 |
10,19 |
80,97 |
63,20 |
335,41 |
310,02 |
|||
17,19 |
11,43 |
88,56 |
69,81 |
362,37 |
338,26 |
|||
19,07 |
12,81 |
96,78 |
77,06 |
391,25 |
368,84 |
|||
21,13 |
14,34 |
105,69 |
85,00 |
422,15 |
401,92 |
|||
23,40 |
16,03 |
115,32 |
93,67 |
455,21 |
437,68 |
|||
25,88 |
17,91 |
125,74 |
103,16 |
490,55 |
476,32 |
|||
28,60 |
19,99 |
136,99 |
113,52 |
528,31 |
518,05 |
|||
31,57 |
22,30 |
149,14 |
124,82 |
568,62 |
563,09 |
|||
34,83 |
24,84 |
162,24 |
137,15 |
611,65 |
611,66 |
Valorile presiunii vaporilor saturați deasupra unei suprafețe plane de apă (Psw)
Masa 2.
T,° C |
psw, Pa |
T,° C |
psw, Pa |
T,° C |
psw, Pa |
T,° C |
psw, Pa |
Umiditatea relativă la temperatură negativă Ψi
factor de corecție k = psw / psi.
Valorile factorului de corecție „k” la diferite temperaturi:
Tabelul 3
T,⁰С |
0 |
-10 |
-20 |
-30 |
-40 |
Valori ale umidității absolute a gazului cu umiditate relativă de 100% pentru apă la diferite temperaturi
Tabelul 4
Exemple de calcul pentru umiditatea relativă și punctul de rouă
Exemplul 1
O sarcină. Umiditatea relativă a aerului la 20⁰С este de 55%. Determinați punctul de rouă al aerului.
Decizie. Din tabelul 2, presiunea vaporilor de apă saturați la o temperatură de 20⁰С este de 2340 Pa. Determinați presiunea parțială a vaporilor de apă în aer:
p = ps (Ψ/100) = 2340 x 55 / 100 = 1287 Pa
Din tabelul 2 găsim temperatura: 10,5⁰С.
Exemplul 1
O sarcină. Parametrii aerului exterior: Т = -10⁰С, Ψ=100%; în interior: T = 20⁰С. Ce este rel. umiditatea interioara?
Decizie. Din tabelul 2. aflăm valoarea presiunii vaporilor de apă saturati Psn la o temperatură de -10⁰С. Această presiune este egală cu presiunea parțială a vaporilor de apă din cameră. Din tabelul 2. aflăm cu ce presiunea vaporilor de apă saturați Psp este egală la 20⁰С în cameră.
Ψp = Psn / Psp x 100%
Ψp \u003d 286/ 2340 x 100% \u003d 12,2%
Senzori de umiditate a aerului
Pentru a determina umiditatea aerului, există atât metode directe, cât și indirecte. Din linii drepte se poate da o metodă pentru determinarea temperaturii punctului de rouă prin condensare pe o oglindă. Aceasta este o metodă foarte precisă pentru măsurarea valorilor scăzute de umiditate. Cu toate acestea, dispozitivele în sine sunt destul de scumpe. Metoda necesită timp și nu este potrivită pentru controlul proceselor rapide. Este utilizat în principal în laboratoare pentru a determina conținutul de umiditate al gazelor uscate.
Există, de asemenea, o metodă spectrometrică pentru numărarea directă a moleculelor de apă din aer. Dar nici nu este potrivit pentru aplicații industriale. Cea mai populară metodă de măsurare este psihrometrica, prin diferența dintre citirile cu bulb uscat și umed. Dar această metodă necesită un debit de bulb umed bine definit și constant. Majoritatea psihrometrelor sunt pur și simplu montate pe perete și, desigur, nu poți avea încredere în ele. Și din cauza vitezei necontrolate de suflare și din cauza măsurării nesigure a temperaturii aerului.
Problema este că oamenii sunt obișnuiți cu aceste dispozitive și se referă la mărturia lor ca fiind singura adevărată.
Pentru producția de senzori electronici și contoare de umiditate relativă, sunt utilizate cel mai des elementele de detectare a polimerilor capacitivi. Acești senzori sunt un substrat cu un strat de metal inferior depus, un strat de polimer care absoarbe ușor umiditatea și un strat de metalizare poros superior. Când umiditatea se schimbă, atât grosimea polimerului, cât și parametrii dielectrici ai acestuia se modifică, ceea ce duce la o modificare a capacității senzorului. Recent, atenția acordată acestor senzori a crescut foarte mult, deoarece a devenit posibil să se creeze senzori cu o ieșire digitală cu un semnal de ieșire deja calibrat.
Caracteristici ale utilizării contoarelor de umiditate a aerului cu un element sensibil capacitiv
Din păcate, elementele sensibile capacitive reacționează nu numai la umiditate, ci și la majoritatea gazelor neinerte, ceea ce duce la erori suplimentare și adesea la degradarea completă a senzorului. Dacă senzorul este expus mult timp la umiditate ridicată, acesta trebuie uscat la o temperatură ridicată conform metodei furnizate de producător. Polimerul nu poate funcționa la temperaturi ridicate, limitând domeniul de utilizare al contorului. Nu trebuie permisă condensarea umezelii pe elementul sensibil, deoarece aceasta va duce la coroziunea structurii stratului subțire a senzorului. Senzorul trebuie protejat de expunerea la lumina soarelui, atingerea cu mâinile și diferiți contaminanți. Este senzorul de umiditate care determină parametrii tehnici și durata de viață a contorului de umiditate. De aceea este atât de important ca senzorii să fie interschimbabili. De aceea, intervalul de calibrare pentru contoarele de umiditate este de numai 1 an. Cea mai bună eroare absolută pentru un umidificator industrial astăzi este ±2,0%.
Trebuie amintit că umiditatea relativă a aerului, prin definiție, este foarte dependentă de temperatură. Fluctuațiile temperaturii aerului în volumul camerei de ±1⁰С pot duce la fluctuații ale umidității relative de ±5% sau mai mult. Dacă iarna higrometrul dumneavoastră electronic arată rel. umiditatea este de 7%, iar psicrometrul este de 30%, asta nu inseamna deloc ca higrometrul este stricat. Si aici este. Doar scoateți psicrometrul de pe perete și puneți-l într-un dulap.
Interesant? Spune-le prietenilor tai!
Staționar
Psihrometru august. Instrumentul este
obligatoriu la meteorologic
statii. Este format din două identice
termometre cu mercur montate unul lângă altul
pe un trepied. Rezervorul unuia dintre termometre
învelit în materie subțire, al cărei capăt
picurat într-un pahar de distilat
apă.
De la suprafață
bulbul umed va evapora apa
mai puternic decât aerul mai uscat, deci
arată o temperatură mai scăzută,
decât bulbul uscat, diferența va fi
mai mult decât aerul uscat și invers.
Psicrometru
instalat la o distanta de 1,5 m de
podea, se toarnă într-un vas sub un termometru
apa si deci hidrateaza-l si
citirile sunt luate după 15 minute
termometre. Umiditate absolută
calculate după formula lui Regnault.
ȘI
=
M1-
A(t—
t 1
)
*
H,
Unde:
A-absolut
umiditate,
M este tensiunea maximă a apei
abur la o temperatură umedă
termometru/cm, masa 1/,
a-/alfa/'-psihrometrice
coeficient egal cu camera
aer 0,0011 și pentru atmosferă deschisă
-0,00074,
t
- temperatura pentru bulb uscat,
t 1 -temperatura
termometru umed,
H-barometrică
presiune.
TABELUL 1
ELASTICITATE
VAPORI DE APA SATURATI
/selectiv/
Temperatura |
Voltaj |
Temperatura |
Voltaj |
Temperatura |
Voltaj |
2.2.
Determinarea umidității absolute
Psicrometrul Assmann
.
E mai modern
psicrometru comparativ cu staționar.
Ambele termometre cu mercur sunt închise
tuburi metalice prin care
cercetatul este supt uniform
aer cu ajutorul unui ventilator amplasat,
în partea de sus a dispozitivului. Un astfel de dispozitiv
oferă protecție rezervorului
termometru de la energie radiantă,
garanteaza viteza constanta
aerul din jurul termometrului și datorită
aspirarea unei mase mari de aer
oferă citiri mai precise decât
psicrometru staționar. Rezervor de stocare
Termometru cu bulb umed în camera de aspirație
psicrometru învelit în pânză subțire
umezită înainte de fiecare observație
apă distilată cu
pipete. Ventilatorul este pornit. Indicatii
termometrele se numără după 4-5 minute
munca vara si 15 minute iarna.
Dispozitivul nu trebuie ținut în mâini, este necesar
montați-l pe un suport.
Umiditate absolută
când se lucrează cu un psicrometru de aspirație
calculat conform formulei Sprunge:
A=
M !
-0,5(t c —
t în )
H/755,
Unde
A-absolut
umiditate,
0,5-constante
coeficientul psicrometric,
M! -maxim
presiunea vaporilor de apă la temperatură
termometru umed,
T c -temperatura
termometru uscat,
temperatura televizorului
termometru umed,
H-barometrică
presiune,
755 - medie
presiune barometrică.
Traducere
găsit umiditate absolută în
relativă este produsă de formula:
a=A/M x 100%, Unde:
a - rudă dorită
umiditate,
A este umiditatea absolută
M - maxim
umiditatea la temperatura uscata
termometru.
Pentru determinare
umiditatea relativă conform aspiraţiei
psicrometru, poți folosi tabelul.
2, în care în prima coloană verticală
citirile becului uscat sunt
în momentul observării. Și în vârf
rând orizontal-indicații de umed
termometru.
Pentru aceste două numere
împreună traversând linii trasate
de la | prima cifră la dreapta și de la a doua în jos,
găsiți umiditatea relativă. Masa
potrivit pentru utilizare în interior și exterior
în aer liber, dar primit
rezultatele sunt mai puțin precise decât cele calculate
conform formulei.
studfiles.net
Determinarea umidității relative la temperatură cu un psicrometru (tabel)
Umiditate relativă
Umiditate relativă este determinată de raportul (exprimat în procente) dintre presiunea vaporilor de apă din aer și presiunea vaporilor care saturează aerul la aceeași temperatură. În practică, în majoritatea cazurilor, umiditatea relativă este determinată de raportul dintre greutatea vaporilor de apă pe unitatea de volum de aer (umiditate absolută) și greutatea vaporilor de apă saturati în același volum de aer și la aceeași temperatură.
Higrometru de greutate
Tabelul de referință indică cantitatea de apă în grame conținută în 1 m 3 de aer la saturație, dacă presiunea totală este de 760 mm Hg.
Temperatura, °С |
||||||||||
Higrometru de aspirație (psicrometru)
În meteorologie se folosește o expresie simplă
Pw -P=AH (t-tw).
Unde tw 0 C reprezintă temperatura bulbului umed, P (mm) este presiunea vaporilor de apă în aer, Pw este presiunea vaporilor care saturează aerul la o temperatură de tw , H (mm) este presiunea barometrică iar A este o constantă. Astfel, umiditatea relativă a aerului este egală cu 100 R/R s , unde R s desemnează presiunea vaporilor saturați la temperatura t, măsurată prin bulb uscat. Valoarea lui A, care depinde de viteza aerului din apropierea bulbului umed, este 0,00066 pentru psicrometrul de aspirație Assmann și A=0,00080 pentru instrumentul Stevenson folosit în serviciul meteorologic.
Tabelul valorilor umidității relative (%) atunci când sunt măsurate cu un psicrometru
Tabelele de referință date se referă la instrumente cu ventilație completă (liberă). Tabele mai complete pentru intervalele de temperatură de la -30 la 55°C și de la 30 la 350°C F.
1) Apă subrăcită (dar nu gheață) pe un bec umed.
Temperatura bulbului uscat, °С |
Diferența dintre citirile termometrului uscat și umed (diferență psicrometrică), °C |
||||||||||
Tabel de umiditate relativă - Bulb umed acoperit cu gheață 1)
Temperatura bulbului uscat, °С |
Diferența dintre citirile termometrului uscat și umed (diferență psicrometrică), °C |
|||||||||
1) Umiditatea relativă este definită aici ca raportul dintre umiditatea absolută, calculată pe unitatea de volum, și cantitatea de vapori de apă din aer care este în echilibru cu apa (dar nu cu gheața) la temperatura bulbului uscat.
infotables.ru
8.1. Determinarea umidității aerului cu psicrometrul Augusta
Psicrometru
(tip PBU-1M)
este format din două adiacente
lichid vertical
învelit în pânză, al cărui capăt este
într-o cană de sticlă umplută cu curat
apă. Datorită inerției dispozitivului
citirile trebuie luate nu mai devreme de 5-7
min. după instalarea lui în locul de observaţie
sau începeți să suflați cu un ventilator. Necesar
asigurați-vă că rezervorul termometrului nu este
a atins nivelul apei.
Relativ
umiditatea aerului nemișcat,
situat în imediata apropiere
de la un psicrometru, determinată după indicații
termometre cu bulb uscat și umed,
folosind un tabel psicrometric,
marcate pe tabloul de bord.
Absolut
și umiditatea relativă a mobilului
aerul poate fi determinat fie de
tabele psihrometrice speciale,
fie prin
formule.
Absolut
se calculează umiditatea aerului în mișcare
conform formulei
Pa \u003d Pnv - a (tc-tv) B,
Unde Ra
—
absolut
umiditatea aerului. Pa;
Rnv -
maxim
umiditatea aerului (presiune parțială
vapori de apă saturati) la
temperatura bulbului umed, Pa,
determinat prin tabel.4;
A
- coeficientul psicrometric,
dependent de viteza
aer, determinat conform tabelului 5;
tc,tv -
citiri cu bulb uscat și umed,
°C;
LA
—
barometrică
presiune, Pa, determinată de perete
barometru montat deasupra unui laborator
tabel (I mbar = 100 Pa).
Masa
4
parțial presiune bogat vapori |
Temperatura, |
parțial presiune bogat vapori |
Temperatura, |
parțial presiune bogat vapori |
|
Relativ
umiditate j
determinat din
rapoarte
j
=(Ra/Rn) 100%,
(2)
Unde pH —
umiditatea maximă a aerului
(presiune parțială de saturat
vapori de apă) la o temperatură de uscat
termometru, Pa, determinat conform tabelului 4.
Tabelul 5
Viteză zheniya |
Viteză zheniya |
Viteză zheniya |
|||
Psicrometru
PBU-1M poate fi folosit pentru
determinarea umidității aerului în
spatii industriale fara
surse de radiații termice.
studfiles.net
8.2. Determinarea umidității aerului cu un psicrometru de aspirație Assmann
aspiraţie
psicrometrul (tip MV-4M) este mai mult
instrument perfect și precis
comparativ cu psicrometrul lui August. El
este format din doi mercur identici
termometre fixate într-un special
cadru. Rezervoarele termometrului sunt
în mâneci metalice duble cu
exterior lustruit și nichelat
suprafata, care elimina influenta
radiația termică asupra rezultatelor
măsurători. În capul psicrometrului
există un ventilator cu arc de ceasornic
mecanism. aerul ventilatorului
este aspirat în mâneci, curge în jur
rezervoare de mercur termometre, treceri
prin tubul de aer spre cap
si aruncat afara. În acest fel
se creează condiţii permanente pentru
evaporarea umidității de la suprafața mercurului
rezervor cu bulb umed și
influența mobilității aeriene este exclusă
la munca.
Ordin
lucrați cu psicrometrul de aspirație
Următorul. Mai întâi udați cambricul
rezervorul termometrului drept. Pentru
luați un balon de cauciuc cu o pipetă,
pre-umplut cu apă și lumină
prin apăsare, aduceți apa nu mai aproape de mine
cm până la marginea pipetei în timp ce o țineți pe aceasta
nivel cu o clemă. După aceea
pipeta este introdusă până la eșec în interior
manșon de protecție, umidificare cambric. dupa asteptare
ceva timp fără a scoate pipeta din
tuburi, deschideți clema, absorbind excesul
apă într-un balon, după care o pipetă
scoate.
Masa
6
Umed |
||||||||||||||||||||
Uscat termo- metru, °С |
||||||||||||||||||||
Apoi
porniți ventilatorul aproape până la eșec, dar
ai grija sa nu rupi arcul,
psihrometrul este suspendat pe o specială
știft în poziție verticală. Numărătoare inversă
se fac citirile termometrului
La 4 minute de la pornirea ventilatorului.
calcul
umiditatea aerului (absolută și
relativ) se produce conform
tabele psihrometrice speciale
sau formule. Umiditate absolută
găsit din raport
Ra
= Rnv
— 0,5(tс-
tv)B/99000,
(3)
Unde
99000 - presiunea barometrică medie,
Pa, ;
odihnă
valorile în conformitate cu (1).
știind
valoare Ra
, conținutul de umiditate poate fi calculat
aer d - raportul dintre masa apei
vapori la masa de aer uscat din aceeași
volum, g/kg:
d=622Ra/(B-Ra).
(4)
Relativ
umiditatea aerului j
se calculează prin formula (2), precum și
poate fi determinat prin psihrometrici
tabel (Tabelul 6) sau psihrometrice
grafic (Fig. 2), situat pe
masa de laborator.
La
Lucrul cu o diagramă cu linii verticale
notați citirile termometrului uscat,
pe înclinat - umezit, la intersecție
aceste linii primesc valori relative
umiditate, exprimată în procente.
studfiles.net
Tabel psicrometric pentru determinarea umidității relative a aerului
Laboratorul #13
Determinarea umidității aerului cu ajutorul unui psicrometru (becuri uscate și umede)
Echipamente: termometru, tifon umed, tabel de dependență a presiunii vaporilor de apă saturați de temperatură, tabel psicrometric.
Sarcina numărul 1. Determinarea umidității relative și absolute cu ajutorul unui psicrometru (termometre uscate și umede).
Pentru a determina umiditatea aerului, este necesar să se înregistreze citirile termometrelor uscate și umede, să se găsească diferența dintre aceste citiri și, folosind tabelul psicrometric, să se determine valoarea umidității relative a aerului corespunzătoare acestor date în orice trei spații de școală.
Introduceți datele obținute în tabel.
Calculați valoarea umidității absolute pentru fiecare dintre aceste încăperi. Arată cum ai făcut aceste calcule în caiet.
Introduceți și valorile obținute ale umidității absolute în tabel.
Comparați și analizați rezultatele obținute.
Calculați erorile rezultatelor obținute.
Numărul camereiTemperatura aerului, o Citirile termometrului cu bulb umed, o Diferența de temperatură, o Umiditatea relativă a aerului Umiditatea absolută a aerului
Tabelul 1. TABEL PSIHROMETRIC pentru determinarea umidității relative a aerului
Diferența dintre citirile termometrului uscat și umed termometrul012345678910 0 1008163452811——1 100 83 65 48 32 16 — — — — —2 100 84 68 51 35 20 — — — — —3 100 84 69 54 39 24 10 — — — —4 100 85 70 56 42 28 14 — — — —5 100 86 72 58 45 32 19 6 — — —6 100 86 73 60 47 35 23 10 — — —7 100 87 74 61 49 37 26 14 — — —8 100 87 75 63 51 40 28 18 7 — —9 100 88 76 64 53 42 34 21 10 — —10 100 88 76 65 54 44 34 24 14 5 —11 100 88 77 66 56 46 36 26 17 8 —12 10089 78 68 57 48 38 29 20 11 —13 100 89 79 69 59 49 40 31 23 14 614 100 89 79 70 60 51 42 34 25 17 915 100 90 80 71 61 52 44 36 27 20 1216 100 90 81 71 62 54 46 37 30 22 1517 100 90 81 72 64 55 47 39 32 24 1718 100 91 82 73 65 56 49 41 34 27 2019 100 91 82 74 65 58 50 43 35 29 2220 100 91 83 74 66 59 51 44 37 30 2421 100 91 83 75 67 60 52 46 39 32 2622 100 92 83 75 68 61 54 47 40 34 2823 100 92 84 76 69 61 55 48 42 36 3024 100 92 84 77 69 62 56 49 43 37 3125 100 92 84777063 57 50 44 38 3326 100 92 85 78 71 64 58 51 46 40 3427 100 92 85 78 71 65 59 52 47 41 3628 100 93 85 78 72 65 59 53 48 42 3729 100 93 85 79 72 66 60 54 49 43 3830 100 93 86 79 73 67 61 55 50 44 39 1 hectopascal = 10 2 Pa = 100 Pa.
koledj.ru
4. Determinarea umidității aerului cu ajutorul psicrometrului august
Psicrometru
Augusta este formată din două identice
termometre. unul din rezervor
acoperit cu o bucată de cambric, vrac
al cărui capăt este coborât în rezervor cu
apa distilata.
Din cauza
citiri umede ale evaporării apei
termometrul va fi mai jos decât uscat. știind
diferența dintre uscat și umed
termometre și citiri cu bulb uscat
conform tabelului psicrometric 2, determinați
umiditatea relativă a mediului
aer, iar prin formulele (1) și (2) găsiți
umiditate absolută
și
deficit de umiditate.
Finalizarea lucrării
Exercițiu
№1
. Definiție
umiditate cu
psicrometru
Assman
umed
gazon pe rezervorul psicrometrului
Assman cu apă folosind o pipetă.
start
ventilator în sensul acelor de ceasornic aproape
la eșec, dar aveți grijă să nu rupeți
arc.
Prin
La 4 minute de la pornire scoateți ventilatorul
citirile termometrului uscat și umed.
calculati
conform formulei (4) umiditatea absolută f.
Pentru
procedați astfel: a) aflați presiunea atmosferică H 0
în mm. rt. Artă. prin barometru, b) Găsiți R 1
în mmHg conform tabelului 3
conform termometrului cu bulb umed c)
constant ȘI 0
\u003d 0,0013 1 / grad.
Defini
umiditate maximă F
termometru.
De
formula (1) se calculează relativul
umiditate E.
Defini
Date
intra in tabelul 2
Masa
1
rezultate
măsurători și calcule
t c = t 1 |
t Au = t 2 |
R 1
|
mmHg. |
mmHg. |
H 0 |
|||
Exercițiu
№2
. Definiție
umiditatea folosind psicrometrul Augusta
umed
apa batiste psicrometru Augusta.
Prin
10 min record uscat și
termometre umede.
De
tabelul psicrometric 4 găsi
umiditate relativă E.
Din
formulele (1) găsiți umiditatea absolută
f.
Defini
umiditate maximă F conform tabelului 3 conform uscatului
termometru.
Defini
conform formulei (2) deficit de umiditate D.
Date
intra in tabelul 2.
Masa
2
rezultate
măsurători
Masa
3
Presiune
și densitatea vaporilor saturați în interval
temperaturi de la -5 o până la 30 0
Temperatura |
Elasticitate |
Greutate |
Continuare |
||
Masa
4
Psihrometrice
masa
Indicatii |
(Diferență |
|||||||||||
Continuare |
||||||||||||
În această lecție, al cărei subiect este: „Umiditatea. Măsurarea umidității”, vom discuta despre proprietățile vaporilor de apă saturați și nesaturați, care sunt întotdeauna prezenți în atmosferă.
În lecția anterioară, ne-am familiarizat cu conceptul de „abur saturat”. Ca și în studiul oricăror subiecte și subiecte, poate apărea întrebarea: „Unde folosim acest concept, cum îl vom aplica?”. Cea mai importantă aplicare a proprietăților aburului saturat va fi discutată în această lecție.
Probabil că știți bine numele subiectului, pentru că auziți conceptul de „umiditate a aerului” în fiecare zi când urmăriți sau ascultați prognoza meteo. Cu toate acestea, dacă ești întrebat: „Ce se înțelege prin umiditatea aerului?”, este puțin probabil să dai imediat o definiție fizică exactă.
Să încercăm să formulăm ce înseamnă în fizică umiditatea aerului. În primul rând, ce este această apă în aer? La urma urmei, astfel, de exemplu, este ceața, ploaia, norii și alte fenomene atmosferice care au loc cu participarea apei într-o anumită stare de agregare. Dacă toate aceste fenomene sunt luate în considerare atunci când descrieți umiditatea, atunci cum să efectuați măsurători? Deja din considerații atât de simple devine clar că definițiile intuitive sunt indispensabile aici. De fapt, vorbim în primul rând despre vaporii de apă, care se află în atmosfera noastră.
Aerul atmosferic este un amestec de gaze, dintre care unul este vapori de apă (Fig. 1). Contribuie la presiunea atmosferică, această contribuție se numește presiune parțială(precum și elasticitatea) vaporilor de apă.
Orez. 1. Componentele aerului atmosferic
legea lui Dalton
Principalele regularități pe care tu și cu mine le-am obținut în cadrul studiului teoriei cinetice moleculare se referă la așa-numitele gaze pure, adică gaze formate din atomi sau molecule de același fel. Cu toate acestea, de foarte multe ori trebuie să avem de-a face cu un amestec de gaze. Cel mai simplu și cel mai comun exemplu de astfel de amestec este aerul atmosferic care ne înconjoară. După cum știm, este 78% azot, mai mult de 21% oxigen, iar procentul rămas este ocupat de vapori de apă și alte gaze.
Orez. 2. Compoziția aerului atmosferic
Fiecare dintre gazele care face parte din aer sau din orice alt amestec de gaze, desigur, contribuie la presiunea totală a acestui amestec de gaze. Contribuția fiecărei componente individuale se numește presiunea parțială a gazului,t. adică presiunea pe care un gaz dat ar exercita-o în absenţa altor componente ale amestecului.
Chimistul englez John Dalton a stabilit experimental că pentru amestecurile de gaze rarefiate, presiunea totală este o simplă sumă a presiunilor parțiale ale tuturor componentelor amestecului:
Această relație se numește legea lui Dalton.
Dovada legii lui Dalton în cadrul teoriei cinetice moleculare, deși nu este deosebit de complicată, este destul de greoaie, așa că nu o vom prezenta aici. Calitativ, este destul de simplu să explicăm această lege dacă ținem cont de faptul că neglijăm interacțiunea dintre molecule, adică moleculele sunt bile elastice care se pot ciocni doar între ele și cu pereții vasului. În practică, modelul cu gaz ideal funcționează bine doar pentru sistemele suficient de rarefiate. În cazul gazelor dense se vor observa abateri de la îndeplinirea legii lui Dalton.
Presiune parțialăp vaporii de apă sunt unul dintre indicatorii umidității aerului, care se măsoară în pascali sau milimetri de mercur.
Presiunea vaporilor de apă depinde de concentrația moleculelor sale în aer, precum și de temperatura absolută a acestuia din urmă. Densitatea este adesea luată ca o caracteristică a umidității. ρ vaporii de apă din aer se numesc umiditate absolută .
Umiditate absolută arată câte grame de vapori de apă sunt conținute în aer. În consecință, unitatea de umiditate absolută este .
Ambii indicatori menționați ai umidității sunt legați prin ecuația Mendeleev-Clapeyron:
- masa molară a vaporilor de apă;
este temperatura sa absolută.
Adică, cunoscând unul dintre indicatori, de exemplu, densitatea, îl putem determina cu ușurință pe celălalt, adică presiunea.
Știm cu toții că vaporii de apă pot fi atât nesaturați, cât și saturati. Se spune că un vapor aflat în echilibru termodinamic cu un lichid de aceeași compoziție este saturat. Un vapor nesaturat este un vapor care nu a atins echilibrul dinamic cu lichidul său. În acest caz, nu există un echilibru între procesele de condensare și evaporare.
În general, vaporii de apă din atmosferă, în ciuda prezenței unui număr mare de corpuri de apă: oceane, mări, râuri, lacuri și așa mai departe, sunt nesaturați, deoarece atmosfera noastră nu este o navă închisă. Cu toate acestea, mișcarea maselor de aer: vânturi, uragane și așa mai departe - duce la faptul că în diferite puncte de pe Pământ în fiecare moment de timp există un raport diferit între ratele de condensare și evaporarea apei, ca rezultat din care aburul poate ajunge la saturare pe alocuri. La ce duce asta? Mai mult, într-o astfel de zonă, aburul începe să se condenseze, deoarece ne amintim că aburul saturat este întotdeauna în contact cu lichidul său. Ca urmare, se poate forma ceață sau nori, roua poate cădea. Se numește temperatura la care aburul devine saturat punct de condensare . Indicați presiunea vaporilor de apă (saturați) la punctul de rouă.
Luați în considerare de ce roua tinde să cadă dimineața devreme? Ce se întâmplă cu temperatura în acest moment al zilei și, în consecință, cu presiunea limită, cu presiunea vaporilor saturați? Evident, cunoașterea umidității absolute sau a presiunii parțiale a vaporilor de apă nu ne oferă nicio idee despre cât de aproape sau de departe este un anumit vapor de saturație. Dar tocmai de această îndepărtare sau apropiere de saturație depinde viteza proceselor de evaporare și condensare, adică acele procese care determină activitatea vitală a organismelor vii.
Dacă evaporarea prevalează asupra condensului, atunci organismele și solul pierd umiditate (Fig. 3). Dacă predomină condensul, atunci procesele de uscare devin imposibile (Fig. 4).Ne confruntăm cu necesitatea îmbunătățirii conceptului de umiditate; conceptul de umiditate absolută, așa cum tocmai am văzut, nu descrie pe deplin toate fenomenele de care avem nevoie.
Orez. 3. Evaporarea prevalează asupra condensului
Orez. 4. Condensul prevalează asupra evaporării
Să discutăm din nou problema. Să facem asta cu un exemplu simplu. Imaginează-ți că într-un anumit vehicul sunt 20 de persoane. Este mult sau puțin, adică această valoare absolută este de 20 de persoane? Desigur, nu vom putea spune dacă este mult sau puțin, până când nu vom cunoaște capacitatea maximă a unei anumite mașini sau vehicule. 20 de persoane într-o mașină este, desigur, mult, este practic imposibil, iar 20 de persoane într-un autobuz mare nu este atât de mult. În mod similar, în cazul umidității absolute, adică cu presiunea parțială a vaporilor de apă, trebuie să o comparăm cu ceva. Cu ce să comparăm această presiune parțială? Ultima lecție ne spune răspunsul. Care este importanța presiunii vaporilor de apă? Aceasta este presiunea vaporilor de apă saturați. Dacă comparăm presiunea parțială a vaporilor de apă la o anumită temperatură cu presiunea vaporilor de apă saturati la aceeași temperatură, putem caracteriza mai precis însăși umiditatea aerului. Pentru a caracteriza îndepărtarea stării de abur de la saturație, a fost introdusă o cantitate specială, numită umiditate relativă .
umiditate relativă aerul se numește raportul dintre presiunea vaporilor de apă conținuti în aer, exprimat în procente, și presiunea vaporilor saturați la aceeași temperatură:
Acum este clar că, cu cât umiditatea relativă este mai mică, cu atât unul sau altul este mai departe de saturație. Deci, de exemplu, dacă valoarea umidității relative este 0, atunci nu există de fapt vapori de apă în aer. Adică, condensarea este imposibilă pentru noi, iar la o valoare a umidității relative de 100%, toți vaporii de apă care se află în aer sunt saturati, deoarece presiunea acestuia este egală cu presiunea vaporilor de apă saturați la o anumită temperatură. În acest fel, am determinat acum cu exactitate care este însăși umiditatea, a cărei valoare ne este raportată de fiecare dată în prognozele meteo.
Folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron, putem obține o formulă alternativă pentru umiditatea relativă, care include acum valoarea densității vaporilor de apă conținut în aer și a densității vaporilor saturați la aceeași temperatură.
Presiunea și densitatea vaporilor;
Presiunea și densitatea vaporilor saturați la o temperatură dată;
Constanta universală de gaz.
Formula umidității relative:
Densitatea vaporilor de apă din aer;
Densitatea vaporilor saturați la aceeași temperatură.
Influența intensității evaporării și condensării apei asupra organismelor vii
Oamenii sunt foarte sensibili la valoarea umidității relative, rata de evaporare a umidității de la suprafața pielii depinde de aceasta. La umiditate ridicată, mai ales într-o zi fierbinte, această evaporare scade, drept urmare schimbul normal de căldură al corpului cu mediul înconjurător este perturbat. În aer uscat, dimpotrivă, are loc o evaporare rapidă a umezelii de la suprafața pielii, din care, de exemplu, mucoasele tractului respirator se usucă. Cea mai favorabilă pentru om este umiditatea relativă în intervalul 40-60%.
De asemenea, este important rolul vaporilor de apă în formarea condițiilor meteorologice. Condensarea vaporilor de apă duce la formarea de nori și precipitații ulterioare, ceea ce, desigur, este important pentru toate aspectele vieții noastre și pentru economia națională. În multe procese de producție se mențin regimurile de umiditate artificială. Un exemplu de astfel de procese sunt țesutul, cofetăria, magazinele farmaceutice și multe altele. În biblioteci și muzee, pentru a păstra cărțile și exponatele, este importantă și menținerea unei anumite valori a umidității relative, de aceea, în astfel de instituții în toate încăperile, trebuie agățat un psicrometru, un dispozitiv de măsurare a umidității relative. perete.
Pentru a calcula umiditatea relativă, așa cum tocmai am văzut, trebuie să cunoaștem valoarea presiunii sau a densității vaporilor saturați la o anumită temperatură.
În ultima lecție, studiind aburul saturat, am vorbit despre această dependență, dar forma ei analitică este foarte complicată, cunoștințele noastre matematice încă nu sunt suficiente. Cum să fii în acest caz? Ieșirea este foarte simplă: în loc să scriem aceste formule într-o formă analitică, vom folosi tabele cu presiunea și densitatea vaporilor saturați la o anumită temperatură (Tabelul 1). Aceste tabele se găsesc atât în manuale, cât și în orice carte de referință a cantităților tehnice.
Tab. 1. Dependența presiunii și a densității vaporilor de apă saturați de temperatură
Acum luați în considerare modificarea umidității relative cu temperatura. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât umiditatea relativă este mai mică. De ce și cum, să ne uităm la un exemplu de problemă.
O sarcină
Într-un anumit vas, vaporii devin saturati la . Care va fi umiditatea relativă la , , ?
Deoarece vorbim de abur dintr-un vas, volumul de abur rămâne neschimbat atunci când temperatura se schimbă. În plus, avem nevoie de un tabel de dependență a presiunii și a densității aburului saturat de temperatură (Tabelul 2).
Tab. 2. Dependența presiunii și a densității vaporilor saturați de temperatură
Decizie:
Din textul întrebării reiese clar că la , , deoarece la această valoare aburul devine saturat, adică din definiția umidității relative avem:
Numătorul este densitatea vaporilor de apă prezenți în vas, iar numitorul este densitatea aburului saturat absent în vas la aceeași temperatură. Ce se întâmplă cu conținutul de umiditate pe măsură ce temperatura crește? Numătorul, ținând cont de închiderea vasului, nu se va schimba. Într-adevăr, din moment ce nu există condensare și nici un schimb de materie cu lumea exterioară, masa vaporilor și, odată cu ea, densitatea sa, își vor păstra valorile. Și numitorul, așa cum știm din ultima lecție, crește odată cu temperatura, deci umiditatea relativă va scădea. Densitatea vaporilor din vas poate fi calculată din formula de mai sus:
Aceeași densitate de vapori va avea la toate celelalte temperaturi. Prin urmare, pentru a calcula umiditatea, va fi suficient să cunoaștem valoarea densității vaporilor saturați la toate temperaturile date și putem obține imediat răspunsuri. Luăm din tabel valoarea densității aburului saturat. Înlocuind valorile la rândul lor în formula pentru umiditate, obținem următoarele răspunsuri:
Răspuns:
Un exemplu de rezolvare a unei probleme tipice pentru determinarea umidității relative
Când rezolvați astfel de probleme, este important să știți că presiunea vaporilor de saturație depinde de temperatură, dar nu depinde de volum.
Sarcina:
Vasul conține aer, a cărui umiditate relativă la o temperatură este de . Care va fi umiditatea relativă după reducerea volumului vasului de n ori (n = 3) și încălzirea gazului la o temperatură? Densitatea vaporilor de apă saturați la temperatură este egală cu .
Progresul soluției:
Din definiția umidității relative, putem scrie că la temperatură, umiditatea absolută, înainte de comprimare, este:
Și după compresie:
Adică, cu o scădere a volumului cu un factor de la o masă constantă, densitatea crește cu un factor de 1.
După comprimare, masa de umiditate pe unitatea de volum a vasului, nu numai sub formă de vapori, ci și sub formă de lichid condensat, dacă apar condiții pentru condensare, va fi egală cu:
La o temperatură, presiunea vaporilor de apă saturați este egală cu presiunea atmosferică normală, despre asta am vorbit în ultima lecție și este:
Iar densitatea lor, dacă utilizați ecuația Mendeleev-Clapeyron, poate fi calculată prin formula:
Unde , deoarece va exista abur nesaturat în vas cu umiditate relativă:
Exprimând această umiditate ca procent, obținem o valoare de 2,9%.
Răspuns: .
Și acum să vorbim nu numai despre ce este umiditatea, ci și despre cum poate fi măsurată această umiditate. Cel mai comun instrument pentru astfel de măsurători este așa-numitul psicrometru higrometric, care este prezentat în Fig. cinci.
Orez. 5. Psicrometru higrometric
Două termometre cu cântare identice sunt fixate pe suport. Rezervorul de mercur al unuia dintre ele este învelit într-o cârpă umedă (Fig. 8).
Orez. 6. Termometre ale psicrometrului higrometric
Apa din această cârpă se evaporă, datorită faptului că termometrul însuși se răcește, respectiv termometrele se numesc uscate și umede (Fig. 7).
Orez. 7. Psicrometru higrometric cu bulb uscat și umed
Cu cât umiditatea relativă a aerului ambiental este mai mare, cu atât este mai puțin intensă, cu atât evaporarea apei dintr-o cârpă umedă este mai slabă, cu atât diferența dintre citirile termometrelor uscate și umede este mai mică. Adică, la ϕ = 100%, apa nu se va evapora, deoarece toți vaporii de apă sunt saturati, iar citirile ambelor termometre vor coincide. Când diferența dintre citirile termometrului va fi maximă. Astfel, în funcție de diferența dintre citirile termometrelor folosind tabele psihometrice speciale (cel mai adesea un astfel de tabel este plasat imediat pe corpul dispozitivului în sine) și determinați valoarea umidității relative.
După cum știm, cea mai mare parte a suprafeței planetei noastre este acoperită de oceane, astfel încât apa și toate procesele care au loc odată cu ea, în special evaporarea și condensarea, joacă un rol crucial în toate procesele vieții noastre. Noi înșine am dat o definiție strictă a conceptelor „umiditate absolută” și „umiditate relativă”. De fapt, aceasta este o mărime fizică, umiditatea relativă arată cât de mult vaporii atmosferici diferă de cei saturati.
Bibliografie
- Kasyanov V.A. Fizica clasa a 10-a. - M.: Dropia, 2010.
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Fizica moleculară. Termodinamica. - M.: Dropia, 2010.
- Portalul de internet WorldOfSchool.ru ()
- Portalul de internet „Fizica. Manuale vechi „()
Teme pentru acasă
- Care este diferența dintre umiditatea absolută și umiditatea relativă?
- Ce se poate măsura cu un higrometru psicrometric și care este principiul său de funcționare?
- Ce presiuni parțiale formează presiunea atmosferică?
DEFINIȚIE
Umiditatea absolută a aerului este cantitatea de vapori de apă pe unitatea de volum de aer:
În sistemul SI, unitatea de măsură pentru umiditatea absolută
Umiditatea este un parametru de mediu foarte important. Se știe că cea mai mare parte a suprafeței Pământului este ocupată de apă (Oceanul Mondial), de la suprafața căreia se produce evaporarea în mod continuu. În diferite zone climatice, intensitatea acestui proces este diferită. Depinde de temperatura medie zilnică, prezența vântului și alți factori. Astfel, în anumite locuri procesul de vaporizare a apei este mai intens decât condensarea acesteia, iar în unele locuri este invers.
Corpul uman reacționează activ la modificările umidității aerului. De exemplu, procesul de transpirație este strâns legat de temperatura și umiditatea mediului. La umiditate ridicată, procesele de evaporare a umidității de pe suprafața pielii sunt practic compensate de procesele de condensare a acesteia, iar îndepărtarea căldurii din corp este perturbată, ceea ce duce la încălcări ale termoreglării; la umiditate scăzută, procesele de evaporare a umidității prevalează asupra proceselor de condensare și organismul pierde prea mult lichid, ceea ce poate duce la deshidratare.
În plus, conceptul de umiditate este cel mai important criteriu de evaluare a condițiilor meteorologice, care este cunoscut tuturor din prognozele meteo.
Umiditatea absolută a aerului oferă o idee despre conținutul specific de apă din aer în masă, dar această valoare este incomodă în ceea ce privește susceptibilitatea umidității de către organismele vii. O persoană nu simte cantitatea de masă de apă din aer, ci conținutul acesteia în raport cu valoarea maximă posibilă. Pentru a descrie reacția organismelor vii la modificările conținutului de vapori de apă din aer, este introdus conceptul de umiditate relativă.
Umiditate relativă
DEFINIȚIE
Umiditate relativă- aceasta este o mărime fizică care arată cât de departe este de saturație vaporii de apă din aer:
unde este densitatea vaporilor de apă din aer (umiditate absolută); densitatea vaporilor de apă saturați la o temperatură dată.
punct de condensare
DEFINIȚIE
punct de condensare este temperatura la care vaporii de apă devin saturați.
Cunoscând temperatura punctului de rouă, vă puteți face o idee despre umiditatea relativă a aerului. Dacă temperatura punctului de rouă este aproape de temperatura ambiantă, atunci umiditatea este ridicată ( când temperaturile se potrivesc, se formează ceață).În schimb, dacă valorile punctului de rouă și ale temperaturii aerului în momentul măsurării diferă foarte mult, atunci putem vorbi despre un conținut scăzut de vapori de apă în atmosferă.
Când ceva este adus într-o cameră caldă din îngheț, aerul de deasupra se răcește, devine saturat cu vapori de apă, iar picăturile de apă se condensează pe lucruri. În viitor, lucrul se încălzește la temperatura camerei și tot condensul se evaporă.
Un alt exemplu, nu mai puțin cunoscut, este aburirea ferestrelor dintr-o casă. Mulți oameni au condens pe ferestre iarna. Acest fenomen este influențat de doi factori - umiditatea și temperatura. Dacă este instalată o fereastră obișnuită cu geam dublu și izolația este realizată corect și există condens, înseamnă că camera are umiditate ridicată; Posibil ventilație sau ventilație slabă.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
Exercițiu | Fotografia prezintă două termometre folosite pentru a determina umiditatea relativă a aerului folosind un tabel psicrometric. Ce va arăta un termometru cu bulb umed dacă umiditatea relativă crește cu 7% la o temperatură constantă a aerului?
|
Decizie | Să notăm citirile termometrelor uscate și umede prezentate în fotografie: Să determinăm diferența dintre citirile termometrului: Conform tabelului psicrometric, determinăm umiditatea relativă a aerului:
Dacă umiditatea aerului crește cu 7%, aceasta va deveni 55%. Conform tabelului psicrometric, determinăm citirile unui termometru uscat și diferența dintre citirile termometrelor uscate și umede:
Deci, becul umed va arăta: |
Răspuns | Citirile bulbului umed. |
EXEMPLUL 2
Exercițiu | Umiditate relativă seara la o temperatură de 50%. Va cădea roua dacă temperatura scade la ? noaptea? |
Decizie | Umiditate relativă: |