Максимальная влажность воздуха — наибольшее количество водяного пара, которое может вместить в себя воздух при данной температуре.
Воздух, который достиг максимальной влажности, является насыщенным.
Абсолютная влажность воздуха — фактическое содержание водяного пара в воздухе.
Абсолютная влажность воздуха измеряется в г/м³. Например, если абсолютная влажность равна (8) г/м³, это означает, что в (1) м³ воздуха содержится (8) г водяного пара.
Относительная влажность воздуха — отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.
Так, если в (1) м³ воздуха содержится (8) г водяного пара, а при заданной температуре может содержаться (10) г, то его относительная влажность равна ((8 : 10) · 100) (= 80).
Максимум влажности в годовом изменении выпадает на лето, минимум — на зиму. Это связано с изменением температуры воздуха: чем выше температура — тем больше водяного пара может вместить воздух. Относительная влажность имеет обратный годовой ход: минимум — летом, максимум — зимой.
Абсолютная влажность увеличивается от полюсов к экватору: полярные области — около (1) г/м³, на экваторе — (25)–(30) г/м³. Относительная влажность высокая в экваториальных и полярных широтах — до . На экваторе это связано с высоким испарением, а у полюсов — с низкими температурами. Самая низкая относительная влажность в тропиках над материками — и ниже.
Вода покрывает две трети поверхности Земли.
С поверхностей рек, морей, водоёмов при температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.
Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.
— это пар, в котором количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся за единицу времени.
В насыщенный пар можно добавить молекулы пара, но они будут возвращаться в жидкость.
Состояние воздуха описывают относительной влажностью воздуха.
— это отношение абсолютной влажности воздуха
насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах:
Всем доводилось наблюдать, когда при проветривании кабинета окно запотевает. Как правило, это случается зимой. При охлаждении воздуха до определенной температуры водяной пар может стать насыщенным. В этом случае может появиться роса или туман.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется .
Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.
Влажность воздуха — что это за параметр в физике
Показатель величины влажности важен не только для человека и растений, но и для протекания технологических процессов. Вода проводит электрический ток и высокое содержание водяного пара в воздухе может повлиять на работу некоторых электроприборов (при очень высокой влажности электроприборы могут перегореть).
Слишком высокие или слишком низкие показатели влажности воздуха плохо влияют и на здоровье человека (кожу, волосы, глаза, слизистую носа и т. д.). Также знание уровня влажности помогает оценить погодные условия.
Влажность — это показатель содержания воды в физических телах или средах. Влажность воздуха характеризует содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее значимых характеристик погоды и климата. Влажность воздуха имеет две количественные характеристики: абсолютная и относительная влажность.
Виды влажности и способы ее определения
Абсолютная влажность или влагосодержание — количество воды, отнесенное к единице массы сухой части материала. Такой вид определения влажности широко используется в лабораториях для оценивания влажности грунта, древесины и т. д. Данную величину измеряют, удалив всю содержавшуюся в предмете исследования воду, и взвешивают предмет до и после. Абсолютная влажность воздуха — количество водяного пара в 1 м3 воздуха.
Относительная влажность
Относительная влажность характеризует содержание влаги по сравнению с максимальным количеством влаги, которое может содержаться в данном веществе в состоянии термодинамического равновесия. Таким образом, относительная влажность представляет собой отношение фактически имеющегося в воздухе количества водяного пара к максимально возможному его количеству при данной температуре.
Относительную влажность измеряют в процентах и используют для обозначения символ φ.
Для расчета относительной влажности можно использовать формулу: φ = (ρ/ρk )⸱100%
ρ — плотность водяного пара (абсолютная влажность), кг/м3, г/см3
ρk — плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, кг/м3, г/см3
От чего зависит влажность воздуха
Существует несколько общих факторов, влияющих на влажность воздуха:
- Количество растительности.
- Рельеф (с увеличением высоты влажность воздуха уменьшается).
- Температура воздуха.
- География расположения. По мере возрастания широты и убывания температуры абсолютная влажность понижается. В центральных районах материков она меньше, чем на берегах.
В помещениях на влажность воздуха прямое влияние оказывает система отопления. В холодные месяцы система отепления высушивает воздух. Из-за этого начинаются проблемы с кожей, волосами, обострение аллергии и т. д. При слишком сухом или слишком влажном воздухе используют специальные увлажнители или осушители воздуха.
Постоянные показатели влажности необходимо поддерживать не только в квартире. В некоторых учреждениях показатель влажности имеет огромное значение.
Для примера: в библиотеках, картинных галереях, складах влажность воздуха может повлиять на качество книг, картин или других предметов (при слишком высокой влажности может появиться грибок или плесень), в промышленных теплицах наоборот показатель влажности должен быть выше обычного, чтобы исключить засыхание растений.
Какие приборы используют для измерения
Для постоянного измерения влажности воздуха в лабораториях, на производстве или дома используют специальные приборы.
Гигрометр
Гигрометр — это измерительный прибор, предназначенный для определения влажности воздуха и других газов. Существует несколько типов гигрометров, самые распространенные: весовые, волосные, конденсационные и электронные гигрометры.
Весовые гигрометры, принцип действия:
Основан на измерении количества влаги, поглощенного из известного объема исследуемого воздуха. Этот гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом (плавленым хлоридом кальция или перхлоратом магния), способным практически полностью поглощать влагу из воздуха.
Через эту систему насосом прокачивают известное количество исследуемого воздуха, влажность которого нужно определить. Измерение массы системы получают путем взвешивания до и после прокачки воздуха и определяют абсолютную влажность.
Волосные гигрометры, принцип действия:
Действие волосного гигрометра основано на способности обезжиренного человеческого волоса изменять длину при изменении влажности воздуха, это позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на упругую металлическую рамку. При изменении длины волоса стрелка перемещается по шкале, проградуированной в единицах относительной влажности.
Конденсационные гигрометры, принцип действия:
Данный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления или исчезновения на нем следов капелек воды. Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость (эфир), вставляется термометр и с помощью груши через емкость прокачивается воздух.
В результате циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале выступает роса (капельки пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, эта температура является точкой росы.
К такому прибору в составе прилагается индивидуальная таблица для определения влажности воздуха. Весовой и конденсационный гигрометры имеют схожий внешний вид.
Электронные гигрометры
Подразделяются по принципам измерения:
- оптоэлектронные — определяют точку росы при помощи охлаждаемого зеркала (зеркало охлаждается до температуры заведомо ниже температуры точки росы, а после этого медленно нагревается до температуры точки росы);
- кондуктометрические или резистивные — используется эффект изменения электропроводимости некоторых гигроскопичных солей или электропроводящих полимеров в зависимости от влажности;
- пьезоэлектрические — фиксируют изменение частоты механических колебаний пластинки из пьезоэлектрика (кварцевого кристалла) с нанесенной на него пленкой обратимо поглощающего влагу вещества. При поглощении влаги масса пленки увеличивается, и частота колебаний электромеханической системы снижается.
Психрометр
В психрометре используются два термометра, закрепленные на общей шкале. Один из термометров должен быть всегда влажным, для этого его обматывают батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой на тыльной стороне прибора.
Вода с ткани испаряется, что приводит к охлаждению термометра. Процесс длится до тех пор, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не покажет температуру точки росы. Влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр остается сухим и показывает реальную температуру.
На корпусе прибора часто изображена психрометрическая таблица. С помощью этой таблицы, по разности температур между сухим и влажным термометрами, можно определить относительную влажность воздуха.
Если дома не имеется аппаратов для измерения влажности, то можно измерить ее с помощью следующего метода. Вычислить количественных данных вы не сможете, но можно определить качественно влажность воздуха в помещении.
Для этого необходимо взять наполненный водой стеклянный стакан. Затем поставить его в холодильник и охладить до температуры 3 – 5 градусов. После охлаждения перенесите стакан в комнату, где хотите проверить влажность, но поставьте его подальше от приборов отопления.
Наружные стенки стакана запотеют. Если через 5 – 10 минут наружные стенки сосуда высохнут, то воздух слишком сухой. Если конденсат на стенках стакана останется, не испарится и не потечет, то влажность в пределах нормы. Если же влага на стенках стакана начнет стекать, то это значит, что в комнате избыточная влажность воздуха.
