Т. Вологість повітря - PhysBook
Вологість повітря. Точка роси. Психрометр. Гігрометр
В результаті випаровування води з численних водойм (морів, озер, річок та ін.), А також з рослинних покривів в атмосферному повітрі завжди міститься водяна пара. Від кількості водяної пари, що міститься в повітрі, залежить погода, самопочуття людини, функціонування багатьох його органів, життя рослин, а також збереження технічних об'єктів, архітектурних споруд, творів мистецтв. Тому дуже важливо стежити за вологістю повітря, вміти вимірювати її.
Водяна пара в повітрі зазвичай є ненасиченим. Переміщення повітряних мас, обумовлене в кінцевому рахунку випромінюванням Сонця, призводить до того, що в одних місцях нашої планети в даний момент випаровування води переважає над конденсацією, а в інших, навпаки, переважає конденсація.
Повітря, що містить водяні пари, називають вологим. Для характеристики вмісту водяної пари в повітрі вводять ряд величин: абсо лютні вологість, пружність водяної пари і відносну вологість.
Абсолютною вологістю ρ повітря називають величину, чисельно рівну масі водяної пари, що міститься в 1 м3 повітря (тобто щільність водяної пари в повітрі при даних умовах).
Пружність водяної пари p - це парціальний тиск водяної пари, що міститься в повітрі.
В СІ одиницями абсолютної вологості і пружності є відповідно кілограм на кубічний метр (кг / м3) і паскаль (Па).
Іноді використовуються позасистемні одиниці грам на кубічний метр (г / м3) і міліметр ртутного стовпа (мм рт. Ст.).
Абсолютна вологість і пружність водяної пари пов'язані між собою рівнянням стану
\ (~ PV = \ frac mM RT \ Rightarrow p = \ frac {\ rho} {M} RT \)
Якщо відома тільки абсолютна вологість або пружність водяної пари, ще не можна судити, наскільки сухий або вологий повітря. Для визначення ступеня вологості повітря необхідно знати, близький або далекий водяна пара від насичення.
Відносною вологістю повітря φ називають виражене у відсотках відношення абсолютної вологості до густини ρ 0 насиченої пари при даній температурі (або відношення пружності водяної пари до тиску p 0 насиченої пари при даній температурі):
\ (~ \ Varphi = \ frac {\ rho} {\ rho_0} \ cdot 100%; \ varphi = \ frac {p} {p_0} \ cdot 100%. \)
Чим менше відносна вологість, тим далі пар від насичення, тим інтенсивніше відбувається випаровування. Тиск насиченої пари p 0 при заданій температурі - величина таблична. Пружність водяної пари (а значить, і абсолютну вологість) визначають по точці роси.
Нехай при температурі t 1 пружність водяної пари p 1 Стан пара на діаграмі р, t відіб'ється точкою А (рис. 1).
Мал. 1
При изобарном охолодженні до температури t p пар стає насиченим і його стан відіб'ється точкою В. Температуру t p, при якій водяна пара стає насиченим, називають точкою роси. При охолодженні нижче точки роси починається конденсація парів: з'являється туман, випадає роса, запотівають вікна. Точка роси дозволяє визначити пружність водяної пари p 1, що знаходиться в повітрі при температурі t 1.
Дійсно, з малюнка 1 бачимо, що тиск p 1 дорівнює тиску насиченої пари при точці роси p 1 = p 0tp. Отже, \ (~ \ varphi = \ frac {p_ {0tp}} {p_0} \ cdot 100% \)
Точку роси визначають за допомогою гігрометрів.
Мал. 2
Конденсаційний гігрометр являє собою металеву коробку А, передня стінка До якої добре відполірована (рис. 2) Всередину коробки наливають легко випаровується рідина - ефір - і вставляють термометр. Пропускаючи через коробку повітря за допомогою гумової груші Г, викликають сильне випаровування ефіру і швидке охолодження коробки. За термометру помічають температуру, при якій з'являються крапельки роси на полірованій поверхні стінки До. Тиск в області, прилеглій до стінки, можна вважати постійним, так як ця область повідомляється з атмосферою і зниження тиску за рахунок охолодження компенсується збільшенням концентрації пара. Поява роси вказує, що водяна пара став насиченим. Знаючи температуру повітря і точку роси, можна знайти парціальний тиск водяної пари і відносну вологість.
Відносну вологість визначають також за допомогою психрометра.
Мал. 3
Психрометр складається з двох термометрів, кулька одного з них обмотаний тканиною, нижні кінці якої опущені в посудину з дистильованою водою (рис. 3). Сухий термометр реєструє температуру повітря, а вологий - температуру води, що випаровується. Але при випаровуванні рідини її температура знижується. Чим сухіше повітря (менше його відносна вологість), тим інтенсивніше випаровується вода з вологої тканини і тим нижче її температура. Отже, різниця показань сухого і вологого термометрів (так звана Психрометричний різниця) залежить від відносної вологості повітря. Знаючи цю різницю температур, визначають відносну вологість повітря за спеціальними Психрометричний таблицями.
література
Аксеновіч Л. А. Фізика в середній школі: Теорія. Завдання. Тести: Учеб. посібник для установ, що забезпечують отримання заг. середовищ, освіти / Л. А. Аксеновіч, Н.Н.Ракіна, К. С. Фаріно; Під ред. К. С. Фаріно. - Мн .: Адукация i вихаванне, 2004. - C. 201-203.
