Ako sa určuje absolútna a relatívna vlhkosť vzduchu? Stanovenie vlhkosti vzduchu

DEFINÍCIA

Absolútna vlhkosť vzduchu je množstvo vodnej pary na jednotku objemu vzduchu:

Jednotkou SI pre absolútnu vlhkosť je

Vlhkosť vzduchu je veľmi dôležitý parameter životné prostredie. To je známe najviac Povrch Zeme zaberá voda (Svetový oceán), z povrchu ktorej neustále dochádza k vyparovaniu. V rôznych klimatickými zónami intenzita tohto procesu je rôzna. Závisí to od priemernej dennej teploty, prítomnosti vetra a ďalších faktorov. Na určitých miestach je teda proces vyparovania vody intenzívnejší ako jej kondenzácia a niekde je to naopak.

Ľudské telo aktívne reaguje na zmeny vlhkosti vzduchu. Napríklad proces potenia úzko súvisí s teplotou a vlhkosťou prostredia. Pri vysokej vlhkosti sú procesy odparovania vlhkosti z povrchu pokožky prakticky kompenzované procesmi jej kondenzácie a je narušený odvod tepla z tela, čo vedie k poruchám termoregulácie; Pri nízkej vlhkosti vzduchu prevládajú procesy odparovania vlhkosti nad procesmi kondenzácie a telo stráca príliš veľa tekutín, čo môže viesť k dehydratácii.

Okrem toho je najdôležitejším hodnotiacim kritériom pojem vlhkosť poveternostné podmienky, ktorú každý pozná z predpovedí počasia.

Absolútna vlhkosť vzduchu dáva predstavu o špecifickom hmotnostnom obsahu vody vo vzduchu, ale táto hodnota je nepohodlná z hľadiska náchylnosti živých organizmov na vlhkosť. Človek necíti masové množstvo vody vo vzduchu, ale jej obsah v pomere k maximálnej možnej hodnote. Na opísanie reakcie živých organizmov na zmeny obsahu vodnej pary vo vzduchu sa zavádza pojem relatívna vlhkosť.

Relatívna vlhkosť

DEFINÍCIA

Relatívna vlhkosť je fyzikálna veličina, ktorá ukazuje, ako ďaleko je vodná para vo vzduchu od nasýtenia:

kde je hustota vodnej pary vo vzduchu (absolútna vlhkosť); hustota nasýtenej vodnej pary pri danej teplote.

Rosný bod

DEFINÍCIA

Rosný bod je teplota, pri ktorej sa vodná para nasýti.

Znalosť teploty rosného bodu vám môže poskytnúť predstavu o relatívnej vlhkosti. Ak je teplota rosného bodu blízka teplote okolia, potom je vlhkosť vysoká ( Keď sa teploty zhodujú, tvorí sa hmla). Naopak, ak sa hodnoty rosného bodu a teploty vzduchu v čase merania veľmi líšia, potom môžeme hovoriť o nízkom obsahu vodnej pary v atmosfére.

Keď niečo prinesieme z chladu do teplej miestnosti, vzduch nad tým sa ochladí, nasýti sa vodnou parou a na predmete kondenzujú kvapky vody. Následne sa predmet zahreje na izbovú teplotu a všetka kondenzovaná voda sa odparí.

Ďalším, nemenej známym príkladom je zahmlievanie skla v dome. Mnoho ľudí pociťuje v zime kondenzáciu na oknách. Tento jav ovplyvňujú dva faktory – vlhkosť a teplota. Ak je nainštalované normálne okno s dvojitým zasklením a izolácia je vykonaná správne a dochádza ku kondenzácii, znamená to, že v miestnosti je vysoká vlhkosť; Možno zlé vetranie alebo odsávanie.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie

Na fotografii sú dva teplomery používané na určenie relatívnej vlhkosti pomocou psychrometrickej tabuľky. Čo ukáže mokrý teplomer, ak pri konštantnej teplote vzduchu? relatívna vlhkosť zvýši o 7%?

Riešenie

Zaznamenajme hodnoty suchého a mokrého teplomera zobrazené na fotografii:

Poďme určiť rozdiel v údajoch teplomera:

Pomocou psychrometrickej tabuľky určíme relatívnu vlhkosť vzduchu:

Ak sa vlhkosť vzduchu zvýši o 7%, bude sa rovnať 55%. Pomocou psychrometrickej tabuľky určíme hodnoty suchého teplomera a rozdiel medzi hodnotami suchého a vlhkého teplomera:

Teplomer s mokrým teplomerom teda ukáže:

Odpoveď

Údaje z mokrej žiarovky.

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Relatívna vlhkosť vo večerných hodinách pri teplote je 50%. Padne rosa, ak teplota klesne na ?
Riešenie	Relatívna vlhkosť:

Nasýtené a nenasýtené páry

Nasýtená para

Pri vyparovaní súčasne s prechodom molekúl z kvapaliny do pary dochádza aj k opačnému procesu. Niektoré molekuly, ktoré ju opustili, sa náhodným pohybom po povrchu kvapaliny vracajú opäť do kvapaliny.

Ak k odparovaniu dôjde v uzavretej nádobe, potom bude najskôr počet molekúl opúšťajúcich kvapalinu väčší ako počet molekúl vracajúcich sa späť do kvapaliny. Preto sa hustota pary v nádobe bude postupne zvyšovať. So zvyšujúcou sa hustotou pary sa zvyšuje aj počet molekúl vracajúcich sa do kvapaliny. Čoskoro sa počet molekúl opúšťajúcich kvapalinu bude rovnať počtu molekúl pary vracajúcich sa späť do kvapaliny. Od tohto momentu bude počet molekúl pary nad kvapalinou konštantný. Pre vodu pri izbová teplota toto číslo sa približne rovná $10^(22)$ molekúl na $1c$ na $1cm^2$ povrchovej plochy. Nastáva takzvaná dynamická rovnováha medzi parou a kvapalinou.

Para, ktorá je v dynamickej rovnováhe so svojou kvapalinou, sa nazýva nasýtená para.

To znamená, že v daný objem nemôže byť pri tejto teplote veľká kvantita pár.

V dynamickej rovnováhe sa hmotnosť kvapaliny v uzavretej nádobe nemení, hoci kvapalina pokračuje v odparovaní. Rovnakým spôsobom sa hmotnosť nasýtenej pary nad touto kvapalinou nemení, hoci para pokračuje v kondenzácii.

Tlak nasýtených pár. Pri stláčaní nasýtenej pary, ktorej teplota sa udržiava konštantná, sa najskôr začne narúšať rovnováha: hustota pary sa zvýši a v dôsledku toho prejde z plynu do kvapaliny viac molekúl ako z kvapaliny do plynu; toto bude pokračovať, kým sa koncentrácia pár v novom objeme nezmení na rovnakú, zodpovedajúcu koncentrácii nasýtených pár pri danej teplote (a neobnoví sa rovnováha). Vysvetľuje to skutočnosť, že počet molekúl opúšťajúcich kvapalinu za jednotku času závisí iba od teploty.

Koncentrácia molekúl nasýtenej pary pri konštantnej teplote teda nezávisí od jej objemu.

Pretože tlak plynu je úmerný koncentrácii jeho molekúl, tlak nasýtených pár nezávisí od objemu, ktorý zaberá. Nazýva sa tlak $р_0$, pri ktorom je kvapalina v rovnováhe so svojimi parami tlak nasýtenej pary.

Keď sa nasýtená para stlačí, väčšina z nich prejde do kvapalného stavu. Kvapalina zaberá menší objem ako para rovnakej hmotnosti. Výsledkom je, že objem pary, zatiaľ čo jej hustota zostáva nezmenená, klesá.

Závislosť tlaku nasýtených pár od teploty. Pre ideálny plyn platí lineárna závislosť tlaku od teploty pri konštantnom objeme. Pri aplikácii na nasýtenú paru s tlakom $р_0$ je táto závislosť vyjadrená rovnosťou:

Keďže tlak nasýtených pár nezávisí od objemu, závisí teda iba od teploty.

Experimentálne stanovená závislosť $P_0(T)$ sa líši od závislosti $p_0=nkT$ pre ideálny plyn. So zvyšujúcou sa teplotou sa tlak nasýtených pár zvyšuje rýchlejšie ako tlak ideálneho plynu (úsek krivky $AB$). Toto je obzvlášť zrejmé, ak nakreslíte izochóru cez bod $A$ (prerušovaná čiara). Stáva sa to preto, že keď sa kvapalina zahrieva, jej časť sa mení na paru a hustota pary sa zvyšuje.

Preto podľa vzorca $p_0=nkT$, tlak nasýtených pár sa zvyšuje nielen v dôsledku zvýšenia teploty kvapaliny, ale aj v dôsledku zvýšenia koncentrácie molekúl (hustoty) pary. Hlavným rozdielom v správaní ideálneho plynu a nasýtenej pary je zmena hmotnosti pary pri zmene teploty pri konštantnom objeme (v uzavretej nádobe) alebo pri zmene objemu pri konštantnej teplote. S ideálnym plynom sa nič také nemôže stať (MCT ideálneho plynu nezabezpečuje fázový prechod z plynu do kvapaliny).

Po odparení všetkej kvapaliny bude správanie pár zodpovedať správaniu ideálneho plynu (sekcia $BC$ krivky).

Nenasýtená para

Ak v priestore obsahujúcom paru kvapaliny môže dôjsť k ďalšiemu vyparovaniu tejto kvapaliny, potom para nachádzajúca sa v tomto priestore je nenasýtené.

Para, ktorá nie je v rovnováhe so svojou kvapalinou, sa nazýva nenasýtená.

Nenasýtenú paru možno premeniť na kvapalinu jednoduchým stlačením. Keď sa táto premena začne, para v rovnováhe s kvapalinou sa nasýti.

Vlhkosť vzduchu

Vlhkosť vzduchu je obsah vodnej pary vo vzduchu.

Atmosférický vzduch okolo nás v dôsledku neustáleho vyparovania vody z povrchu oceánov, morí, nádrží, vlhkej pôdy a rastlín vždy obsahuje vodnú paru. Čím viac vodnej pary je v určitom objeme vzduchu, tým bližšie je para k stavu nasýtenia. Na druhej strane, čím vyššia je teplota vzduchu, tým väčšie množstvo vodnej pary je potrebné na jeho nasýtenie.

V závislosti od množstva vodnej pary prítomnej v atmosfére pri danej teplote môže byť vzduch rôzneho stupňa vlhkosť.

Kvantifikácia vlhkosti

Na kvantifikáciu vlhkosti vzduchu využívajú najmä pojmy absolútne A relatívna vlhkosť.

Absolútna vlhkosť je počet gramov vodnej pary obsiahnutej v $1m^3$ vzduchu za daných podmienok, t.j. je to hustota vodnej pary $p$ vyjadrená v g/$m^3$.

Relatívna vlhkosť vzduchu $φ$ je pomer absolútnej vlhkosti vzduchu $p$ k hustote $p_0$ nasýtených pár pri rovnakej teplote.

Relatívna vlhkosť je vyjadrená v percentách:

$φ=((p)/(p_0))·100 %$

Koncentrácia pár súvisí s tlakom ($p_0=nkT$), takže relatívnu vlhkosť možno definovať v percentách čiastočný tlak$р$ para vo vzduchu na tlak $р_0$ nasýtenej pary pri rovnakej teplote:

$φ=((p)/(p_0))·100 %$

Pod čiastočný tlak pochopiť tlak vodnej pary, ktorý by vytvorila, keby boli v nej všetky ostatné plyny atmosférický vzduch chýbali.

Ak sa vlhký vzduch ochladí, potom pri určitej teplote môže byť para v ňom nasýtená. Pri ďalšom ochladzovaní začne vodná para kondenzovať vo forme rosy.

Rosný bod

Rosný bod je teplota, na ktorú sa musí vzduch ochladiť, aby sa v ňom vodná para dostala do stavu nasýtenia pri konštantnom tlaku a danej vlhkosti vzduchu. Pri dosiahnutí rosného bodu vo vzduchu alebo na predmetoch, s ktorými prichádza do styku, vodná para začne kondenzovať. Rosný bod je možné vypočítať z hodnôt teploty a vlhkosti vzduchu alebo určiť priamo kondenzačný vlhkomer. O relatívna vlhkosť vzduchu$φ = 100%$ rosný bod sa zhoduje s teplotou vzduchu. Pri $φ

Množstvo tepla. Špecifická tepelná kapacita látky

Množstvo tepla je kvantitatívna miera zmeny vnútornej energie telesa počas výmeny tepla.

Množstvo tepla je energia, ktorú telo vydáva počas výmeny tepla (bez vykonania práce). Množstvo tepla, podobne ako energia, sa meria v jouloch (J).

Špecifická tepelná kapacita látky

Tepelná kapacita je množstvo tepla, ktoré telo absorbuje pri zahriatí o 1 $ stupeň.

Tepelná kapacita telesa je označená veľkým písmenom latinské písmeno S.

Od čoho závisí tepelná kapacita telesa? V prvom rade z jeho hmoty. Je jasné, že ohriatie napríklad 1$ kilogramu vody bude vyžadovať viac tepla ako ohriatie 200$ gramov.

A čo druh látky? Urobme experiment. Vezmime si dve rovnaké nádoby a do jednej z nich nalejeme vodu s hmotnosťou 400 $ g a do druhej - zeleninový olej s hmotnosťou 400 $ g, začnime ich ohrievať pomocou rovnakých horákov. Pozorovaním údajov teplomera uvidíme, že sa olej zohreje rýchlejšie. Aby sa voda a olej zohriali na rovnakú teplotu, musí sa voda ohrievať dlhšie. Ale čím dlhšie vodu ohrievame, tým viac tepla dostáva od horáka.

Na zahriatie rovnakej hmoty rôznych látok na rovnakú teplotu je teda potrebné rôzne množstvo tepla. Množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa a teda aj jeho tepelná kapacita závisí od typu látky, z ktorej sa teleso skladá.

Napríklad na zvýšenie teploty vody s hmotnosťou 1 $ kg o $ 1 ° $ C je potrebné množstvo tepla rovnajúce sa 4 200 $ J a na zahriatie rovnakej hmotnosti slnečnicového oleja o $ 1 ° $ C je potrebné množstvo tepla je potrebné teplo rovnajúce sa $ 1700 $ J.

Fyzikálna veličina, ktorá ukazuje, koľko tepla je potrebné na zahriatie $1$ kg látky o $1°$C, sa nazýva merná tepelná kapacita tejto látky.

Každá látka má svoju vlastnú špecifickú tepelnú kapacitu, ktorá sa označuje latinským písmenom $c$ a meria sa v jouloch na kilogram-stupeň (J/(kg$·°$С)).

Merná tepelná kapacita tej istej látky v rôznych skupenstvách agregácie (tuhá, kvapalná a plynná) je rôzna. Napríklad špecifická tepelná kapacita vody je 4200 $ J/(kg$·°$С) a špecifická tepelná kapacita ľadu je 2100 $ J/(kg$·°$С); hliník v pevnom stave má špecifickú tepelnú kapacitu rovnajúcu sa 920 $ J/(kg$·°$С) a v tekutom stave - 1080 $ J/(kg$·°$С).

Všimnite si, že voda má veľmi vysokú špecifickú tepelnú kapacitu. Preto voda v moriach a oceánoch, ktorá sa v lete zahrieva, absorbuje veľké množstvo tepla zo vzduchu. Vďaka tomu na miestach, ktoré sa nachádzajú v blízkosti veľkých vodných plôch, nie je leto také horúce ako na miestach ďaleko od vody.

Výpočet množstva tepla potrebného na zahriatie telesa alebo ním uvoľneného počas ochladzovania

Z uvedeného je zrejmé, že množstvo tepla potrebné na zahriatie telesa závisí od druhu látky, z ktorej sa teleso skladá (t. j. jeho mernej tepelnej kapacity) a od hmotnosti telesa. Je tiež jasné, že množstvo tepla závisí od toho, o koľko stupňov sa chystáme zvýšiť telesnú teplotu.

Takže na určenie množstva tepla potrebného na zahriatie telesa alebo uvoľneného telesom počas chladenia je potrebné vynásobiť špecifickú tepelnú kapacitu telesa jeho hmotnosťou a rozdielom medzi jeho konečnou a počiatočnou teplotou:

kde $Q$ je množstvo tepla, $c$ je merná tepelná kapacita, $m$ je hmotnosť telesa, $t_1$ je počiatočná teplota, $t_2$ je konečná teplota.

Keď sa teleso zahrieva, $t_2 > t_1$ a teda $Q > 0$. Keď sa telo ochladí $ t_2

Ak je známa tepelná kapacita celého telesa $C, Q$ sa určí podľa vzorca

Merné teplo vyparovania, topenia, horenia

Teplo vyparovania (teplo vyparovania) - množstvo tepla, ktoré sa musí odovzdať látke (pri konštantnom tlaku a konštantnej teplote) na úplnú premenu tekutá látka v ods.

Výparné teplo sa rovná množstvu tepla uvoľneného pri kondenzácii pary na kvapalinu.

Transformácia kvapaliny na paru pri konštantnej teplote nevedie k zvýšeniu kinetickej energie molekúl, ale je sprevádzaná zvýšením ich potenciálnej energie, pretože vzdialenosť medzi molekulami sa výrazne zvyšuje.

Špecifické teplo vyparovania a kondenzácie. Experimenty ukázali, že na úplnú premenu $1$ kg vody na paru (pri bode varu) je potrebné minúť $2,3$ MJ energie. Na premenu iných kvapalín na paru je potrebné iné množstvo tepla. Napríklad pre alkohol je to 0,9 $ MJ.

Fyzikálna veličina, ktorá ukazuje, koľko tepla je potrebné na premenu kvapaliny s hmotnosťou 1 $ kg na paru bez zmeny teploty, sa nazýva špecifické teplo vyparovania.

Špecifické výparné teplo sa označuje písmenom $r$ a meria sa v jouloch na kilogram (J/kg).

Množstvo tepla potrebného na odparovanie (alebo uvoľneného počas kondenzácie). Na výpočet množstva tepla $Q$ potrebného na premenu kvapaliny akejkoľvek hmotnosti prijatej pri bode varu na paru je potrebné vynásobiť špecifické teplo vyparovania $r$ hmotnosťou $m$:

Keď para kondenzuje, uvoľňuje sa rovnaké množstvo tepla:

Špecifické teplo topenia

Teplo topenia je množstvo tepla, ktoré sa musí odovzdať látke pri konštantnom tlaku a konštantnej teplote, rovnakú teplotu topenia, aby sa úplne premenil z pevného kryštalického stavu na kvapalinu.

Teplo topenia sa rovná množstvu tepla, ktoré sa uvoľní pri kryštalizácii látky z kvapalného stavu.

Počas topenia všetko teplo dodávané látke zvyšuje potenciálnu energiu jej molekúl. Kinetická energia sa nemení, pretože topenie prebieha pri konštantnej teplote.

Experimentálnym štúdiom topenia rôznych látok rovnakej hmotnosti si možno všimnúť, že na ich premenu na kvapalinu sú potrebné rôzne množstvá tepla. Napríklad na roztopenie jedného kilogramu ľadu potrebujete minúť 332 $ J energie a na roztopenie $ 1 $ kg olova musíte minúť 25 $ kJ.

Fyzikálna veličina, ktorá ukazuje, koľko tepla sa musí odovzdať kryštalickému telesu s hmotnosťou 1 $ kg, aby sa úplne premenilo na kvapalný stav pri teplote topenia, sa nazýva špecifické teplo topenia.

Špecifické teplo topenia sa meria v jouloch na kilogram (J/kg) a označuje sa gréckym písmenom $λ$ (lambda).

Špecifické teplo kryštalizácie sa rovná špecifickému teplu topenia, pretože počas kryštalizácie sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla, aké sa absorbuje počas topenia. Napríklad, keď voda s hmotnosťou 1 $ kg zamrzne, uvoľní sa rovnakých 332 $ J energie, ktorá je potrebná na premenu rovnakej hmotnosti ľadu na vodu.

Na zistenie množstva tepla potrebného na roztavenie kryštalického telesa ľubovoľnej hmotnosti, príp teplo fúzie, je potrebné vynásobiť špecifické teplo topenia tohto telesa jeho hmotnosťou:

Množstvo tepla uvoľneného telom sa považuje za negatívne. Preto pri výpočte množstva tepla uvoľneného počas kryštalizácie látky s hmotnosťou $m$ by sa mal použiť rovnaký vzorec, ale so znamienkom mínus:

Špecifické spalné teplo

Spaľné teplo (alebo výhrevnosť, výhrevnosť) je množstvo tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva.

Na ohrev telies sa často využíva energia uvoľnená pri spaľovaní paliva. Bežné palivá (uhlie, ropa, benzín) obsahujú uhlík. Počas spaľovania sa atómy uhlíka spájajú s atómami kyslíka vo vzduchu, čo vedie k tvorbe molekúl oxidu uhličitého. Kinetická energia týchto molekúl sa ukáže byť väčšia ako energia pôvodných častíc. Zvýšenie kinetickej energie molekúl počas spaľovania sa nazýva uvoľňovanie energie. Energia uvoľnená pri úplnom spaľovaní paliva je spaľovacie teplo tohto paliva.

Spalné teplo paliva závisí od druhu paliva a jeho hmotnosti. Čím väčšia je hmotnosť paliva, tým väčšie je množstvo tepla uvoľneného pri jeho úplnom spaľovaní.

Fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje, koľko tepla sa uvoľní pri úplnom spaľovaní paliva s hmotnosťou 1 $ kg, sa nazýva špecifické spalné teplo paliva.

Špecifické spalné teplo sa označuje písmenom $q$ a meria sa v jouloch na kilogram (J/kg).

Množstvo tepla $Q$ uvoľneného pri spaľovaní $m$ kg paliva je určené vzorcom:

Na zistenie množstva tepla uvoľneného pri úplnom spaľovaní paliva ľubovoľnej hmotnosti je potrebné vynásobiť špecifické spalné teplo tohto paliva jeho hmotnosťou.

Rovnica tepelnej bilancie

V uzavretom (od vonkajších telies izolovanom) termodynamickom systéme nemôže zmena vnútornej energie ktoréhokoľvek telesa systému $∆U_i$ viesť k zmene vnútornej energie celého systému. teda

$∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$

Ak žiadne telesá vo vnútri systému nevykonávajú žiadnu prácu, potom podľa prvého zákona termodynamiky nastáva zmena vnútornej energie akéhokoľvek telesa iba v dôsledku výmeny tepla s inými telesami tohto systému: $∆U_i= Q_i$. Ak vezmeme do úvahy ($∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$), dostaneme:

$Q_1+Q_2+Q_3+...+Q_n=∑↙(i)↖(n)Q_i=0$

Táto rovnica sa nazýva rovnica tepelnej bilancie. Tu $Q_i$ je množstvo tepla prijatého alebo odovzdaného $i$-tým telesom. Akékoľvek množstvo tepla $Q_i$ môže znamenať teplo uvoľnené alebo absorbované počas tavenia akéhokoľvek telesa, spaľovania paliva, vyparovania alebo kondenzácie pary, ak sa takéto procesy vyskytujú s rôznymi telesami systému a bude určené zodpovedajúcim vzťahy.

Rovnica tepelnej bilancie je matematickým vyjadrením zákona zachovania energie pri prenose tepla.

Čo je para a aké sú jej hlavné vlastnosti.
Dá sa vzduch považovať za plyn?
Platia zákony ideálneho plynu pre vzduch?

Voda zaberá asi 70,8 % povrchu zemegule. Živé organizmy obsahujú 50 až 99,7 % vody. Obrazne povedané, živé organizmy sú živá voda. V atmosfére je asi 13-15 tisíc km3 vody vo forme kvapiek, snehových kryštálov a vodnej pary. Atmosférická vodná para ovplyvňuje počasie a klímu Zeme.

Vodná para v atmosfére.

Vodná para vo vzduchu, napriek obrovským povrchom oceánov, morí, jazier a riek, nie je vždy nasýtená. Pohyb vzdušných hmôt vedie k tomu, že na niektorých miestach našej planéty tento moment prevláda odparovanie vody nad kondenzáciou, u iných naopak prevláda kondenzácia. Ale takmer vždy je vo vzduchu nejaké množstvo vodnej pary.

Hustota vodnej pary vo vzduchu je tzv absolútna vlhkosť.

Absolútna vlhkosť sa preto vyjadruje v kilogramoch na meter kubický (kg/m3).

Parciálny tlak vodnej pary

Atmosférický vzduch je zmesou rôznych plynov a vodnej pary. Každý z plynov prispieva k celkovému tlaku vytvorenému vzduchom na telesá v ňom.

Tlak, ktorý by vytvorila vodná para, keby všetky ostatné plyny chýbali, sa nazýva parciálny tlak vodnej pary.

Parciálny tlak vodnej pary sa berie ako jeden z ukazovateľov vlhkosti vzduchu. Vyjadruje sa v jednotkách tlaku - pascaloch alebo milimetroch ortuti.

Pretože vzduch je zmes plynov, potom Atmosférický tlak je určená súčtom parciálnych tlakov všetkých zložiek suchého vzduchu (kyslík, dusík, oxid uhličitý atď.) a vodnej pary.

Relatívna vlhkosť.

Na základe parciálneho tlaku vodnej pary a absolútnej vlhkosti sa stále nedá posúdiť, ako blízko je vodná para za týchto podmienok nasýteniu. Od toho totiž závisí intenzita vyparovania vody a straty vlhkosti živými organizmami. Preto je zavedená hodnota, ktorá ukazuje, ako blízko je vodná para saturácii pri danej teplote - relatívna vlhkosť.

Relatívna vlhkosť vzduchu je pomer parciálneho tlaku p vodnej pary obsiahnutej vo vzduchu pri danej teplote k tlaku pH. n nasýtenej pary pri rovnakej teplote, vyjadrené v percentách:

Relatívna vlhkosť je zvyčajne nižšia ako 100%.

Keď teplota klesá, parciálny tlak vodnej pary vo vzduchu sa môže rovnať tlaku nasýtenej pary. Para začne kondenzovať a padá rosa.

Teplota, pri ktorej sa vodná para nasýti, sa nazýva rosný bod.

Relatívna vlhkosť vzduchu môže byť určená rosným bodom.

Psychrometer.

Vlhkosť vzduchu sa meria pomocou špeciálnych prístrojov. Povieme vám o jednom z nich - psychrometra.

Psychromer pozostáva z dvoch teplomerov (obr. 11.4). Nádrž jedného z nich zostáva suchá a ukazuje teplotu vzduchu. Zásobník druhého je obklopený pásom látky, ktorého koniec je ponorený do vody. Voda sa vyparí a tým sa teplomer ochladí. Čím vyššia je relatívna vlhkosť, tým je odparovanie menej intenzívne a teplota indikovaná teplomerom obklopeným vlhkou handričkou je bližšie k teplote indikovanej suchým teplomerom.

Pri relatívnej vlhkosti 100% sa voda vôbec neodparí a údaje oboch teplomerov budú rovnaké. Na základe rozdielu teplôt medzi týmito teplomermi môžete pomocou špeciálnych tabuliek určiť vlhkosť vzduchu.

Hodnota vlhkosti.

Intenzita odparovania vlhkosti z povrchu ľudskej pokožky závisí od vlhkosti. A odparovanie vlhkosti má veľký význam na udržanie konštantnej telesnej teploty. IN vesmírne lode sa udržiava pre človeka najpriaznivejšia relatívna vlhkosť vzduchu (40 – 60 %).

Za akých podmienok podľa vás dochádza k roseniu? Prečo nerosí tráva večer pred daždivým dňom?

V meteorológii je veľmi dôležité poznať vlhkosť – v súvislosti s predpoveďou počasia. Hoci relatívna suma Vodná para v atmosfére je relatívne malá (asi 1 %), jej úloha v atmosférických javoch je významná. Kondenzácia vodnej pary vedie k tvorbe oblačnosti a následným zrážkam. Tým sa uvoľňuje veľké množstvo tepla. Naopak, odparovanie vody je sprevádzané absorpciou tepla.

V tkáčskom, cukrárskom a inom priemysle je pre normálny priebeh procesu potrebná určitá vlhkosť.

Je veľmi dôležité dodržiavať vlhkostný režim vo výrobe pri výrobe elektronických obvodov a zariadení a v nanotechnológiách.

Skladovanie umeleckých diel a kníh vyžaduje udržiavať vlhkosť vzduchu na požadovanej úrovni. Ak je vysoká vlhkosť, plátna na stenách sa môžu prehýbať, čo povedie k poškodeniu vrstvy farby. Na stenách múzeí preto môžete vidieť psychrometre.

Množstvo vlhkosti obsiahnuté v jednom kubickom metri vzduchu. Kvôli svojej nízkej hodnote sa zvyčajne meria v g/m³. Ale vzhľadom na to, že pri určitej teplote vzduchu môže obsahovať len maximálne maximálne množstvo vlhkosti (so stúpajúcou teplotou toto maximálne možné množstvo vlhkosti rastie, s klesajúcou teplotou vzduchu maximálne možné množstvo vlhkosti klesá), koncept relatívneho bola zavedená vlhkosť.

Relatívna vlhkosť

Ekvivalentná definícia je pomer molárneho podielu vodnej pary vo vzduchu k maximálnemu možnému pri danej teplote. Merané v percentách a určené podľa vzorca:

kde: - relatívna vlhkosť príslušnej zmesi (vzduchu); - parciálny tlak vodnej pary v zmesi; - rovnovážny tlak nasýtených pár.

Tlak nasýtených pár vody sa výrazne zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Preto pri izobarickom (teda pri konštantnom tlaku) ochladzovaní vzduchu s konštantnou koncentráciou pár nastáva moment (rosný bod), kedy je para nasýtená. V tomto prípade „extra“ para kondenzuje vo forme hmly alebo ľadových kryštálikov. Procesy nasýtenia a kondenzácie vodnej pary hrajú obrovskú úlohu vo fyzike atmosféry: procesy tvorby a tvorby oblakov atmosférické fronty sú do značnej miery determinované procesmi saturácie a kondenzácie, teplo uvoľnené pri kondenzácii atmosférickej vodnej pary poskytuje energetický mechanizmus pre vznik a rozvoj tropických cyklónov (hurikánov).

Odhad relatívnej vlhkosti

Relatívnu vlhkosť zmesi vody a vzduchu možno odhadnúť, ak je známa jej teplota ( T) a teplotu rosného bodu ( Td). Kedy T A Td vyjadrené v stupňoch Celzia, potom platí nasledujúci výraz:

kde sa odhaduje parciálny tlak vodnej pary v zmesi:

a tlak mokrej pary vody v zmesi pri teplote sa odhaduje:

Presýtená vodná para

Pri absencii kondenzačných centier môže pri poklese teploty vzniknúť presýtený stav, to znamená, že relatívna vlhkosť bude vyššia ako 100 %. Ako kondenzačné centrá môžu pôsobiť ióny alebo častice aerosólu; práve na kondenzácii presýtenej pary na iónoch vznikajúcich pri prechode nabitej častice v takej pare je založený princíp činnosti Wilsonovej komory a difúznych komôr: kvapôčky vody kondenzujúce na vytvorených iónoch vytvárajú viditeľnú stopu (stopu) nabitých častíc.

Ďalším príkladom kondenzácie presýtenej vodnej pary sú kondenzačné stopy lietadiel, ku ktorým dochádza, keď presýtená vodná para kondenzuje na časticiach sadzí z výfukových plynov motora.

Prostriedky a metódy kontroly

Na stanovenie vlhkosti vzduchu sa používajú prístroje nazývané psychrometre a vlhkomery. Augustov psychrometer sa skladá z dvoch teplomerov – suchého a mokrého. Mokrý teplomer ukazuje nižšiu teplotu ako suchý, pretože jeho zásobník je zabalený do handričky namočenej vo vode, ktorá ho pri vyparovaní ochladzuje. Intenzita vyparovania závisí od relatívnej vlhkosti vzduchu. Na základe údajov suchých a mokrých teplomerov sa relatívna vlhkosť vzduchu zisťuje pomocou psychrometrických tabuliek. IN V poslednej dobe Integrované snímače vlhkosti (zvyčajne s napäťovým výstupom) sa stali široko používanými na základe vlastnosti niektorých polymérov meniť ich elektrické charakteristiky(ako je dielektrická konštanta média) vplyvom vodnej pary obsiahnutej vo vzduchu.

Na zvýšenie relatívnej vlhkosti v obytných priestoroch sa používajú elektrické zvlhčovače, podnosy naplnené mokrým keramzitom a pravidelné striekanie.

Poznámky

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo je „Relatívna vlhkosť“ v iných slovníkoch:

Pomer molárneho podielu vlhkosti v plyne k molárnemu podielu nasýtenej vodnej pary nad vodou [ľad] v tomto plyne pri rovnakom tlaku a teplote. Jednotka merania % [RMG 75 2004] Témy merania obsahu vlhkosti látok Zovšeobecňujúce pojmy pre veličiny ... ... Technická príručka prekladateľa

relatívna vlhkosť- Percentuálny pomer pružnosti vodnej pary obsiahnutej v jednotkovom objeme vzduchu k pružnosti nasýtenej pary pri rovnakej teplote... Geografický slovník

Relatívna vlhkosť- 16. Relatívna vlhkosť D. Relatívna Feuchtigkeit E. Relatívna vlhkosť F. Relatívna vlhkosť Pomer parciálneho tlaku vodnej pary k tlaku nasýtenej pary pri rovnakom tlaku a teplote Zdroj ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

Pomer pružnosti vodnej pary obsiahnutej vo vzduchu k pružnosti nasýtenej pary pri rovnakej teplote; vyjadrené v percentách. * * * RELATÍVNA VLHKOSŤ RELATÍVNA VLHKOSŤ, pomer pružnosti vodnej pary (pozri ELASTICITA ... ... encyklopedický slovník

relatívna vlhkosť- drėgnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Drėgmės ir ją sugėrusios medžiagos masių arba tūrių dalmuo, dažniausiai išreikštas percentais. atitikmenys: angl. relatívna vlhkosť vok. príbuzný Feuchte, f; relatívna…… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

relatívna vlhkosť- santykinis drėgnis statusas T sritis chemija apibrėžtis Drėgmės ir drėgnos medžiagos, kurioje ji yra, masių arba tūrių santykis (%). atitikmenys: angl. relatívna vlhkosť rus. relatívna vlhkosť... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

relatívna vlhkosť- drėgnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. relatívna vlhkosť vok. príbuzný Feuchte, f; príbuzný Feuchtigkeit, f rus. relatívna vlhkosť vzduchu, f pranc. humidité relatívna, f … Fizikos terminų žodynas

V tejto lekcii sa zavedie pojem absolútna a relatívna vlhkosť vzduchu, rozoberú sa pojmy a veličiny s týmito pojmami spojené: nasýtená para, rosný bod, prístroje na meranie vlhkosti. Počas lekcie sa zoznámime s tabuľkami hustoty a tlaku nasýtených pár a psychrometrickou tabuľkou.

Pre človeka je vlhkosť veľmi dôležitým parametrom prostredia, pretože naše telo veľmi aktívne reaguje na jej zmeny. Napríklad mechanizmus regulácie fungovania tela, akým je potenie, priamo súvisí s teplotou a vlhkosťou prostredia. Pri vysokej vlhkosti sú procesy odparovania vlhkosti z povrchu pokožky prakticky kompenzované procesmi jej kondenzácie a je narušený odvod tepla z tela, čo vedie k poruchám termoregulácie. Pri nízkej vlhkosti vzduchu prevládajú procesy odparovania vlhkosti nad procesmi kondenzácie a telo stráca príliš veľa tekutín, čo môže viesť k dehydratácii.

Množstvo vlhkosti je dôležité nielen pre človeka a ostatné živé organizmy, ale aj pre plynutie technologických procesov. Napríklad vďaka známej vlastnosti vody viesť elektriny jeho obsah vo vzduchu môže vážne ovplyvniť správna prevádzka väčšina elektrických spotrebičov.

Pojem vlhkosť je navyše najdôležitejším kritériom na hodnotenie poveternostných podmienok, ktoré každý pozná z predpovedí počasia. Stojí za zmienku, že ak porovnáme vlhkosť v rôznych obdobiach roka v našom obvyklom klimatické podmienky, potom je vyššia v lete a nižšia v zime, čo súvisí najmä s intenzitou odparovacích procesov pri rôznych teplotách.

Hlavné vlastnosti vlhkého vzduchu sú:

hustota vodnej pary vo vzduchu;
relatívna vlhkosť.

Vzduch je zložený plyn a obsahuje veľa rôznych plynov vrátane vodnej pary. Na odhad jej množstva vo vzduchu je potrebné určiť, akú hmotnosť má vodná para v určitom pridelenom objeme – túto hodnotu charakterizuje hustota. Hustota vodnej pary vo vzduchu je tzv absolútna vlhkosť.

Definícia.Absolútna vlhkosť vzduchu- množstvo vlhkosti obsiahnuté v jednom kubickom metri vzduchu.

Označenieabsolútna vlhkosť: (ako je obvyklé označenie pre hustotu).

Jednotkyabsolútna vlhkosť: (v SI) alebo (pre pohodlie merania malých množstiev vodnej pary vo vzduchu).

Vzorec výpočty absolútna vlhkosť:

Označenia:

Hmotnosť pary (vody) vo vzduchu, kg (v SI) alebo g;

Objem vzduchu obsahujúceho uvedenú hmotnosť pary je .

Na jednej strane je absolútna vlhkosť vzduchu pochopiteľná a pohodlná hodnota, pretože dáva predstavu o špecifickom hmotnostnom obsahu vody vo vzduchu, na druhej strane je táto hodnota nepohodlná z hľadiska náchylnosti. vlhkosti živými organizmami. Ukazuje sa, že napríklad človek nepociťuje hromadný obsah vody vo vzduchu, ale skôr jej obsah v pomere k maximálnej možnej hodnote.

Na opis takéhoto vnímania bola zavedená nasledujúca veličina: relatívna vlhkosť.

Definícia.Relatívna vlhkosť– hodnota označujúca, ako ďaleko je para od nasýtenia.

To znamená, že hodnota relatívnej vlhkosti, jednoduchými slovami, ukazuje nasledovné: ak je para ďaleko od nasýtenia, potom je vlhkosť nízka, ak je blízko, je vysoká.

Označenierelatívna vlhkosť: .

Jednotkyrelatívna vlhkosť: %.

Vzorec výpočty relatívna vlhkosť:

Označenia:

Hustota vodnej pary (absolútna vlhkosť), (v SI) alebo ;

Hustota nasýtenej vodnej pary pri danej teplote (v SI) alebo .

Ako je zrejmé zo vzorca, zahŕňa absolútnu vlhkosť, ktorú už poznáme, a hustotu nasýtených pár pri rovnakej teplote. Vynára sa otázka: ako určiť druhú hodnotu? Na to existujú špeciálne zariadenia. zvážime kondenzačnývlhkomer(obr. 4) - prístroj, ktorý slúži na určenie rosného bodu.

Definícia.Rosný bod- teplota, pri ktorej sa para nasýti.

Ryža. 4. Kondenzačný vlhkomer ()

Do nádoby zariadenia sa naleje ľahko odparujúca sa kvapalina, napríklad éter, vloží sa teplomer (6) a cez nádobu sa pumpuje vzduch pomocou banky (5). V dôsledku zvýšenej cirkulácie vzduchu sa začne intenzívne odparovať éter, teplota nádoby sa tým zníži a na zrkadle (4) sa objaví rosa (kvapôčky skondenzovanej pary). V momente, keď sa na zrkadle objaví rosa, meria sa teplota teplomerom, táto teplota je rosný bod.

Čo robiť so získanou hodnotou teploty (rosný bod)? Existuje špeciálna tabuľka, do ktorej sa zadávajú údaje - aká hustota nasýtených vodných pár zodpovedá každému konkrétnemu rosnému bodu. Za zmienku stojí užitočná skutočnosť, že so zvyšujúcim sa rosným bodom sa zvyšuje aj hodnota zodpovedajúcej hustoty nasýtených pár. Inými slovami, čím je vzduch teplejší, tým väčšie množstvo vlhkosti môže obsahovať a naopak, čím je vzduch chladnejší, tým je maximálny obsah pár v ňom nižší.

Uvažujme teraz o princípe fungovania iných typov vlhkomerov, zariadení na meranie charakteristík vlhkosti (z gréckeho hygros - „mokrý“ a metero - „meriam“).

Vlasový vlhkomer(obr. 5) - prístroj na meranie relatívnej vlhkosti, v ktorom vlasy, napríklad ľudské, pôsobia ako aktívny prvok.

Pôsobenie vlasového vlhkomeru je založené na vlastnosti odtučneného vlasu meniť svoju dĺžku pri zmene vlhkosti vzduchu (so zvyšujúcou sa vlhkosťou sa dĺžka vlasu zväčšuje, so znižovaním znižuje), čo umožňuje merať relatívnu vlhkosť. Vlasy sú natiahnuté cez kovový rám. Zmena dĺžky vlasov sa prenáša na šípku pohybujúcu sa po stupnici. Malo by sa pamätať na to, že vlasový vlhkomer nedáva presné hodnoty relatívnej vlhkosti a používa sa predovšetkým na domáce účely.

Pohodlnejším a presnejším zariadením na meranie relatívnej vlhkosti je psychrometer (zo starogréckeho ψυχρός - „studený“) (obr. 6).

Psychromer pozostáva z dvoch teplomerov, ktoré sú upevnené na spoločnej stupnici. Jeden z teplomerov sa nazýva mokrý teplomer, pretože je obalený tkaninou cambric, ktorá je ponorená v nádrži s vodou umiestnenej na zadnej strane zariadenia. Voda sa vyparuje z mokrej tkaniny, čo vedie k ochladzovaniu teplomera, proces znižovania jeho teploty pokračuje, kým sa nedosiahne stupeň, kým para v blízkosti mokrej tkaniny nedosiahne nasýtenie a teplomer začne ukazovať teplotu rosného bodu. Teplomer s mokrým teplomerom teda ukazuje teplotu nižšiu alebo rovnú skutočnej teplote okolia. Druhý teplomer sa nazýva suchý teplomer a ukazuje skutočnú teplotu.

Na tele zariadenia sa spravidla nachádza aj takzvaný psychrometrický stôl (tabuľka 2). Pomocou tejto tabuľky môžete určiť relatívnu vlhkosť okolitého vzduchu z hodnoty teploty zobrazenej suchým teplomerom a z teplotného rozdielu medzi suchým a mokrým teplomerom.

Avšak aj bez takejto tabuľky po ruke môžete približne určiť množstvo vlhkosti pomocou nasledujúceho princípu. Ak sú hodnoty oboch teplomerov blízko seba, potom je odparovanie vody z vlhkého takmer úplne kompenzované kondenzáciou, t.j. vlhkosť vzduchu je vysoká. Ak je naopak rozdiel v údajoch teplomera veľký, potom vyparovanie z mokrej tkaniny prevažuje nad kondenzáciou a vzduch je suchý a vlhkosť je nízka.

Obráťme sa na tabuľky, ktoré nám umožňujú určiť charakteristiky vlhkosti vzduchu.

teplota,	Tlak, mm. rt. čl.	Hustota pár

Tabuľka 1. Hustota a tlak nasýtených vodných pár

Ešte raz si všimnime, že ako už bolo uvedené, hodnota hustoty nasýtenej pary rastie s jej teplotou, to isté platí pre tlak nasýtenej pary.

Tabuľka 2. Psychometrická tabuľka

Pripomeňme, že relatívna vlhkosť je určená hodnotou suchého teplomera (prvý stĺpec) a rozdielom medzi suchým a vlhkým meraním (prvý riadok).

V dnešnej lekcii sme sa dozvedeli o dôležitej vlastnosti vzduchu – jeho vlhkosti. Ako sme už povedali, vlhkosť v chladnom období (zima) klesá a v teplom období (leto) stúpa. Je dôležité, aby ste mohli tieto javy regulovať, napríklad ak je potrebné zvýšiť vlhkosť, umiestnite miestnosť zimný čas niekoľko nádrží vody na zlepšenie procesov odparovania, táto metóda však bude účinná len pri vhodnej teplote, ktorá je vyššia ako vonkajšia.

V ďalšej lekcii sa pozrieme na to, čo je práca s plynom a na princípe fungovania spaľovacieho motora.

Bibliografia

Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osveta.

Internetový portál „dic.academic.ru“ ()
Internetový portál „baroma.ru“ ()
Internetový portál „femto.com.ua“ ()
Internetový portál „youtube.com“ ()

Domáca úloha