Apsolutna i relativna vlažnost vazduha. Apsolutna i relativna vlažnost Apsolutna vlažnost kroz relativnu
U prethodnom dijelu koristili smo nekoliko fizičkih termina. S obzirom na njihov veliki značaj, podsjetimo se školski kurs fizike i objasni šta su vlažnost vazduha i tačka rose i kako ih izmeriti.
Primarni objektivni fizički parametar je apsolutna (stvarna) vlažnost vazduha – masena koncentracija (sadržaj) gasovite vode (isparene vode, vodene pare) u vazduhu, na primer, broj kilograma vode isparenih u jednom kubnom metru vazduha (više tačnije u jednom kubnom metru prostora). Ako je u vazduhu malo vodene pare, onda je vazduh suv, ako je mnogo, vlažan. Ali šta mnogo znači? Na primjer, da li je 0,1 kg vodene pare u jednom kubnom metru zraka puno? I ne puno, a ni malo, baš toliko i ništa više. Ali ako pitate da li je 0,1 kg vodene pare mnogo u jednom kubnom metru vazduha na temperaturi od 40 °C, onda definitivno možete reći da je to mnogo, toliko da se to nikada ne desi.
Činjenica je da nije moguće ispariti toliko vode koliko se želi, budući da je u uobičajenim uslovima kupanja voda još uvijek tečnost, a samo vrlo mali dio njenih molekula izlazi iz tekuće faze kroz međufazu u plinovitu fazu. Objasnimo to na primjeru istog konvencionalnog modela turskog kupatila - model posude („pan“), čiji dno (pod), zidovi i poklopac (plafon) imaju istu temperaturu. U tehnologiji se takva izotermna posuda naziva termostat (pećnica).
Nalijmo vodu na dno posude modela (na podu kupatila) i, mijenjajući temperaturu, izmjerimo apsolutnu vlažnost zraka na različite temperature. Ispostavilo se da kako temperatura raste apsolutna vlažnost temperatura vazduha brzo raste, a kada se temperatura smanjuje brzo opada (slika 23). To je rezultat činjenice da se s povećanjem temperature brzo (eksponencijalno) povećava broj molekula vode s dovoljnom energijom da prevladaju energetsku barijeru faznog prijelaza. Povećanje broja gasificirajućih (“isparavajućih”) molekula dovodi do povećanja broja (akumulacije) molekula vode u zraku (do povećanja količine vodene pare), što zauzvrat dovodi do povećanja broj molekula vode koji ponovo “lete” u vodu (u tečnom stanju). Kada se brzina gasifikacije vode uporedi sa brzinom ukapljivanja vodene pare, dolazi do ravnoteže, što je opisano krivom na Sl. 23. Važno je imati na umu da u stanju ravnoteže, kada se čini da se ništa ne dešava u kupatilu, ništa ne isparava i ništa se ne kondenzuje, zapravo se tone vode (i vodene pare) zapravo gasificira (i odmah u tečnom stanju). Međutim, u budućnosti ćemo isparavanje smatrati upravo rezultatom - prekoračenjem brzine gasifikacije nad stopom ukapljivanja, kada se količina vode zapravo smanjuje, a količina vodene pare zapravo povećava. Ako brzina ukapljivanja premašuje brzinu gasifikacije, onda ćemo ovaj proces nazvati kondenzacijom.
Vrijednosti ravnotežne apsolutne vlažnosti zraka nazivaju se gustinom zasićene vodene pare i predstavljaju maksimalnu moguću apsolutnu vlažnost zraka pri datoj temperaturi. Kako temperatura raste, voda počinje da isparava (pretvara se u plin), težeći povećanju gustine zasićene pare. Kako temperatura pada, dolazi do kondenzacije vodene pare ili na zidovima za hlađenje u obliku malih kapi rose (zatim se stapaju u velike kapi i slijevaju se u obliku potočića), ili u zapremini rashladnog zraka u obliku malih kapljice magle veličine manje od 1 mikrona (uključujući u obliku "oblaka pare").
Rice. 23. Apsolutna vlažnost vazduha do iznad vode u uslovima ravnoteže (gustina zasićene pare) i odgovarajući pritisak zasićene pare rho na različitim temperaturama. Isprekidane strelice – određivanje tačke rose Tr za proizvoljnu vrijednost apsolutne vlažnosti d.
Dakle, na temperaturi od 40 °C, ravnotežna apsolutna vlažnost vazduha iznad vode u izotermnim uslovima (gustina zasićene pare) iznosi 0,05 kg/m3. Suprotno tome, za apsolutnu vlažnost od 0,05 kg/m3, temperatura od 40 °C naziva se tačka rose jer pri ovoj apsolutnoj vlažnosti i na ovoj temperaturi rosa počinje da se pojavljuje (kako temperatura pada). Svima je poznata rosa iz zamagljenog stakla i ogledala u kupatilima. Apsolutna vlažnost vazduha jasno određuje (prema grafikonu na slici 23) tačku rose vazduha i obrnuto. Imajte na umu da je tačka rose 37 °C, što je jednako normalna temperatura ljudskom tijelu, odgovara apsolutnoj vlažnosti zraka od 0,04 kg/m 3 .
Sada razmotrite slučaj kada je narušen uvjet termodinamičke ravnoteže. Na primjer, prvo je model posude zajedno sa vodom i zrakom u njoj zagrijan na 40 °C, a onda pretpostavimo čisto hipotetički da je temperatura zidova, vode i zraka odjednom naglo porasla na 70 °C. U početku imamo apsolutnu vlažnost vazduha od 0,05 kg/m 3, što odgovara gustini zasićene pare na 40 °C. Nakon što temperatura zraka poraste na 70 °C, apsolutna vlažnost zraka treba postepeno porasti na novu vrijednost gustine zasićene pare od 0,20 kg/m 3 zbog isparavanja dodatne količine vode. I tokom čitavog perioda isparavanja apsolutna vlažnost vazduha biće ispod 0,20 kg/m3, ali će se povećavati i težiti vrednosti od 0,20 kg/m3, koja će se pre ili kasnije uspostaviti na 70 °C.
Ovakvi neravnotežni načini prijelaza zraka iz jednog stanja u drugo opisuju se konceptom relativne vlažnosti, čija je vrijednost izračunata i jednaka omjeru trenutne apsolutne vlažnosti i gustine zasićene pare na trenutnoj temperaturi zraka. Dakle, na početku imamo relativnu vlažnost od 100% na 40 °C. Zatim, naglim porastom temperature vazduha na 70 °C, relativna vlažnost vazduha naglo je pala na 25%, nakon čega je usled isparavanja ponovo počela da raste do 100%. Budući da je koncept gustine zasićene pare besmislen bez označavanja temperature, koncept relativne vlažnosti je takođe besmislen bez naznake temperature. Dakle, apsolutna vlažnost vazduha od 0,05 kg/m 3 odgovara relativnoj vlažnosti vazduha od 100% pri temperaturi vazduha od 40 °C i 25% pri temperaturi vazduha od 70 °C. Apsolutna vlažnost vazduha je čisto masena vrednost i ne zahteva referencu ni na kakvu temperaturu.
Ako je relativna vlažnost nula, onda u vazduhu uopšte nema vodene pare (apsolutno suv vazduh). Ako je relativna vlažnost vazduha 100%, onda je vazduh što je moguće vlažniji, apsolutna vlažnost vazduha jednaka je gustini zasićene pare. Ako je relativna vlažnost vazduha, na primer, 30%, onda to znači da je samo 30% količine vode isparilo u vazduhu, koja u principu može da ispari u vazduhu na ovoj temperaturi, ali još uvek nije ispario (ili se još ne može ispariti zbog nedostatka tekuće vode). Drugim riječima, brojčana vrijednost relativne vlažnosti zraka pokazuje da li voda još uvijek može ispariti i koliko je može ispariti, odnosno relativna vlažnost zraka zapravo karakterizira potencijalni kapacitet vlage zraka. Naglašavamo da pojam „relativna” masu vode u zraku ne povezuje s masom zraka, već sa maksimalno mogućim masenim sadržajem vodene pare u zraku.
Ali šta se dešava ako u posudi nema ujednačene temperature? Na primjer, dno (pod) će imati temperaturu od 70 °C, a poklopac (plafon) će imati samo temperaturu od 40 °C. Tada nije moguće uvesti jedinstven koncept gustine zasićene pare i relativne vlažnosti. Na dnu posude apsolutna vlažnost zraka teži porastu do 0,20 kg/m3, a na stropu opada na 0,05 kg/m3. U tom slučaju, voda na dnu će ispariti, a vodena para će se kondenzirati na stropu i zatim teći u obliku kondenzata, posebno na dno posude. Takav neravnotežni proces (ali možda prilično stabilan tokom vremena, odnosno stacionaran) se u industriji naziva destilacijom. Ovaj proces je tipičan za prava turska kupatila, u kojima se rosa stalno kondenzuje na hladnom plafonu. Zbog toga je u turskim kupatilima obavezno imati zasvođene plafone sa olucima (žljebovima) za odvod kondenzata.
Do neravnoteže može doći i u mnogim drugim (i gotovo svim stvarnim) slučajevima, posebno kada su sve temperature jednake, ali postoji nedostatak vode. Dakle, ako tokom procesa isparavanja voda na dnu posude nestane (ispari), onda više neće imati šta da ispari, a apsolutna vlažnost će se fiksirati na istom nivou. Jasno je da se postiže relativna vlažnost vazduha od 100% u ovom slučaju sa povišene temperature ne uspije, što je koristan faktor, posebno za dobivanje suhe saune ili lagane pare u ruskom kupatilu. Ali ako počnemo snižavati temperaturu, onda na određeno niske temperature, nazvana tačka rose, voda će se ponovo pojaviti na zidovima posude u obliku kondenzacije. Na tački rose, relativna vlažnost vazduha je uvek 100% (po samoj definiciji tačke rose).
Na osnovu principa pojavljivanja kondenzacije pri smanjenju temperature vazduha stvoren je nadaleko poznat industrijski uređaj za određivanje tačke rose u gasovima. U staklenoj komori kroz koju se ispitni gas propušta malom brzinom, montira se polirana metalna površina koja se polako hladi (Sl. 24). U trenutku rose (zamagljivanja) mjeri se površinska temperatura. Ova temperatura se uzima kao tačka rose. Precizno određivanje trenutka pojave rose moguće je samo uz pomoć mikroskopa, jer su kapi rose u početnom trenutku vrlo male. Površina se hladi uklanjanjem topline tečnim rashladnim sredstvom ili na bilo koji drugi način. Temperatura površine na koju pada rosa mjeri se bilo kojim termometrom, po mogućnosti termoparom. Princip rada uređaja postaje jasan ako "dišete" na hladno ogledalo, posebno ono koje se unese iz hladnog u toplu prostoriju - kako se ogledalo zagrijava, zamagljivanje se postepeno smanjuje, a zatim potpuno prestaje.
Sve to znači da je na temperaturama iznad rosišta površina uvijek suva, a ako se voda namjerno sipa, ona će sigurno ispariti i površina će se isušiti. A na temperaturi ispod tačke rose, površina je uvek mokra, a ako se površina veštački osuši (obriše), tada će se voda na njoj odmah pojaviti "sama" u smislu da će se taložiti iz vazduha u obliku rose (kondenzacije).
Rice. 24. Princip rada uređaja za tačno određivanje tačke rose u gasu. 1 – polirana metalna površina za posmatranje pojave kapljica rose, 2 – metalno telo, 3 – staklo, 4 – ulaz i izlaz protoka gasa, 5 – mikroskop, 6 – lampa za pozadinsko osvetljenje, 7 – termometar sa termoelementom ugrađenim u neposredna blizina polirane površine, 8 – čaša s ohlađenom tekućinom (na primjer, mješavina vode i alkohola sa čvrstim ugljičnim dioksidom - suhi led), 9 – podizač stakla.
Potpuno drugačija situacija nastaje ako je površina porozna (drvo, keramika, cementno-pijesak, vlaknasta itd.). Porozne materijale karakterizira činjenica da imaju šupljine, a šupljine imaju oblik kanala male poprečne veličine (promjera) do 1 mikrona i čak manje. Tečnost u takvim kanalima (kapilare, pore) ponaša se drugačije nego na neporoznoj površini ili u kanalima velike poprečne veličine. Ako se površina kanala navlaži vodom, tada se voda sa površine upija duboko u materijal i, kao što svi znaju, kasnije će je biti teško ispariti. A ako površina kanala nije navlažena vodom, tada se voda ne apsorbira duboko u materijal, pa čak i ako se posebno "ubrizgava" duboko u materijal (na primjer, štrcaljkom), i dalje će biti izbačen (isparen). To se događa jer se u vlažnim kapilarama formira konkavni meniskus površine tekućine, a sile površinskog napona uvlače tekućinu u kapilaru (slika 25). Što su kapilare tanje, to se tečnost jače apsorbuje, a visina porasta stuba tečnosti u kapilari usled sila površinskog napona može biti desetine metara. Stoga se apsorbirana tekućina postupno raspoređuje po cijelom volumenu poroznog materijala, koji drveće koristi za dostavljanje hranjivih otopina od korijena do listova krošnje.
Rice. 25. Ilustracija svojstava poroznog materijala, predstavljena u obliku skupa kanala (kapilara, pora) različitih poprečnih veličina d (prečnika). 1 – neporozna podloga, 2 – voda izlivena na podlogu, 3 – kapilare od poroznog materijala, koje zbog površinske napetosti F upijaju vodu iz podloge na veću visinu, što je kapilara tanja (uslovna poprečna veličina “kanala” d0 za vodu izvan kapilare je beskonačnost). Što je kapilara tanja, to je niža ravnotežna vrednost pritiska vodene pare (ravnotežna apsolutna vlažnost vazduha, gustina zasićene pare), usled čega se vodena para nastala na površini vode na podlozi kondenzuje na površini vode u kapilara (kretanje pare prikazano je isprekidanom strelicom 4 – ovaj fenomen vlaženja poroznog materijala vodenom parom iz zraka naziva se higroskopnost.
Porozni materijali imaju još jednu važna karakteristika, zbog činjenice da je gustoća zasićene pare iznad konkavne površine vode manja nego iznad ravne ravne površine vode, odnosno manja od vrijednosti prikazanih na sl. 23. To je uzrokovano činjenicom da molekule vode iz parne faze češće lete u kompaktnu (tečnu) vodu sa konkavnim meniskusom (pošto su više „okruženi” površinom kompaktne vode), a zrak je osiromašen od vodena para. Sve to dovodi do činjenice da voda sa ravne površine isparava i kondenzira se unutar poroznog materijala u kapilarama s navlaženim zidovima. Ovo svojstvo poroznog materijala da se vlaži vlažnim zrakom naziva se higroskopnost. Jasno je da će se prije ili kasnije sva voda sa neporoznih površina „ponovno kondenzirati“ u kapilare poroznog materijala. To znači da ako su neporozni materijali suvi, to ne znači da su i porozni materijali suvi u ovim uslovima.
Dakle, čak i pri niskoj vlažnosti zraka (na primjer, pri relativnoj vlažnosti od 20%), porozni materijali mogu biti vlažni (čak i na temperaturi od 100 °C). Dakle, drvo je porozno, pa se u skladištu ne može potpuno osušiti, koliko god se dugo sušilo, već može biti samo „suvo na zraku“. Da bi se dobilo apsolutno suho drvo, ono se mora zagrijati na najviše moguće temperature (120-150 °C i više) pri što nižoj relativnoj vlažnosti zraka (0,1% i niže).
Zračno suhi sadržaj vlage u drvetu ne određuje se apsolutnom vlažnošću zraka, već relativnom vlagom zraka na datoj temperaturi. Ova ovisnost je tipična ne samo za drvo, već i za ciglu, žbuku, vlakna (azbest, vuna, itd.). Sposobnost poroznih materijala da apsorbuju vodu iz vazduha naziva se sposobnošću „disanja“. Sposobnost "disanja" je ekvivalentna higroskopnosti. Ovaj fenomen će biti detaljnije razmotren u Odjeljku 7.8.
Neki organski porozni materijali (vlakna) mogu se izdužiti ovisno o vlastitom sadržaju vlage. Na primjer, možete objesiti uteg na običan vuneni konac i, dok vlažite konac, pazite da se konac izduži, a zatim kako se osuši, opet će se skratiti. Ovo omogućava određivanje sadržaja vlage u niti mjerenjem dužine konca. A budući da je vlažnost niti određena relativnom vlažnošću zraka, dužina konca se također može koristiti za određivanje relativne vlažnosti zraka (iako približno, s određenom greškom, koja se povećava s povećanjem vlažnosti zraka). Na ovom principu rade i higrometri za domaćinstvo (uređaji za određivanje relativne vlažnosti vazduha), uključujući i one za kupanje (Sl. 26).
Rice. 26. Princip rada higrometra. 1 – higroskopni konac, rastegljiv kada je navlažen (od prirodnog ili veštačkog materijala), čvrsto pričvršćen na oba kraja za telo uređaja, 2 – žičana šipka podesive dužine za kalibraciju uređaja, 3 – osa rotacije pokazne strelice uređaj, 4 – poluga strelice, 5 – zatezna opruga, 6 – strelica, 7 – vaga.
Pri sušenju se i drvena vlakna skraćuju. Ovo objašnjava efekte promjene oblika grana biljaka i savijanja građe tokom sušenja. Brojni dizajni domaćih seoskih higrometara zasnovani su na higroskopnosti drveta (sl. 27 i 28).
Dakle, konkavne površine vode u vlažnim kapilarama određuju specifična svojstva poroznih materijala (posebno higroskopnost i promjene mehanička svojstva). Jednako važnu ulogu imaju i konveksne vodene površine (na nemočivim ravnim površinama supstrata i u nemočivim kapilarama), iznad kojih je pritisak zasićene vodene pare veći nego iznad ravnih i konkavnih vodenih površina. To znači da su materijali koji se ne kvaše su suhi od materijala koji se mogu kvašiti: voda isparava iz nemočivih materijala, a nastala para se zatim kondenzira na materijalima koji se mogu kvašiti. To je osnova za djelovanje vodoodbojnih impregnacija za drvo, koje sprječavaju ne samo prodiranje tekuće vode u pore, već i kondenzaciju vodene pare unutar drveta. Konveksnost kapljica vode u vazduhu objašnjava lako isparavanje magle, kao i poteškoće (u poređenju sa rosom) njenog formiranja tokom prehlađenja vlažnih gasova (posebno u kupkama, u oblacima, u oblacima itd.).
Rice. 27. Najjednostavniji domaći higrometar od osušene i brušene drvene grane. 1 – glavni izdanak, obostrano odrezan i pričvršćen za zid (nalazi se u ravni lima), 2 – sporedni bočni izdanak debljine 3–6 mm i dužine 40–60 cm, 3 – skala označena na zidu i ugrađena prema diplomiranom certificiranom higrometru (ili prema vremenskim izvještajima za to područje). Pri niskoj relativnoj vlažnosti, drvo izdanka se suši, uzdužno drveno vlakno 4 se skraćuje i odvlači bočni izdanak od glavnog.
Rice. 28. Najjednostavniji domaći higrometar, zasnovan na povećanju mase navlaženog drveta pri visokoj relativnoj vlažnosti vazduha. 1 – klackalica (vaga), 2 – navoj za vješanje, 3 – uteg od nehigroskopnog materijala (npr. metal), 4 – uteg od higroskopnog drveta (tanko okruglo drvo od poprečno rezano rastresito svijetlo drvo kao što je lipa ili mreža sa piljevinom i strugotinama). Kako se relativna vlažnost zraka povećava, drvo postaje vlažno i povećava težinu, što dovodi do naginjanja klackalice prema higroskopskom opterećenju.
U zaključku, napominjemo karakteristike svakodnevnih pojmova i stručnih termina povezanih s vlažnim plinovima. Mnogi ljubitelji kupatila su još uvijek uvjereni da grijači ruskih kupatila "izdaju" tokom "eksplozivnih" produkcija ne neke vrste vodene pare, već plinske suspenzije (prašine) malih čestica tople vode, a vrlo mikroskopske čestice tople vode su ta vrlo „lagana para“. Stoga pristalice ove lijepe svakodnevne teorije moraju bolno žuriti između očigledne svrsishodnosti „turskog“ snabdijevanja za velike, ali umjereno vruće podne površine (koje, prema ovoj teoriji, izgleda da daju „najlakšu“ paru) i „ korisnost” ruske ponude za relativno male površine vrućeg kamenja . U skladu s ovom teorijom, čini se da su udisaji "bijele" pare iz kotlića primarni čin "isparavanja" vode u kotliću. Zatim ove velike čestice "bijele" pare ponovo "ispare" (navodno se disociraju) i formiraju mikroskopske vodene čestice nevidljive oku. Jasno je da su sva ova razmatranja posljedica nepoznavanja molekularne teorije supstanci, a samim tim i nemogućnosti da se kondenzovana voda zamisli u obliku skupa međusobno privlačećih molekula, iz kojih se, prevladavajući barijeru, izdvaja pojedinačna, najenergičnija voda. molekule mogu letjeti u zrak (sposobne da razbiju "veze" međusobnog privlačenja), samo formirajući paru u obliku plina.
U ovoj knjizi nemamo priliku raspravljati o brojnim svakodnevnim (često vrlo pametnim, ali zbijenim) idejama koje su tako karakteristične za kupke. Ova knjiga pruža poznavanje fizike barem na nivou školski program. Jasno razlikujemo kompaktnu, tečnu vodu ulivenu u posudu od raspršene (fragmentirane) tečne vode u obliku velikih kapi i prskanja i/ili u obliku malih kapljica - aerosola (polako padaju u zrak) i/ili u obliku ultra-finih kapljica - magle i izmaglice (skoro da ne padaju u vazduh). Vodena para (vodena para) nije voda ili tekućina (čak i ako je fino podijeljena), već plin to su pojedinačne molekule vode u svemiru, a te su molekule vode toliko udaljene jedna od druge da se praktički ne privlače (; ali ponekad interaguju kao rezultat sudara i zbog toga su u stanju da se stalno kombinuju – kondenzuju pri malim brzinama molekularnih sudara). Molekuli vode (u obliku vodene pare u kadi) se uvijek nalaze u okruženju molekula zraka, formirajući poseban plin - vlažni zrak, odnosno mješavinu zraka sa vodenom parom (smjesa molekula vode, dušika, kiseonik, argon i druge komponente koje čine vazduh). A ako je ovaj vlažni vazduh vruć, onda se u kupatilima naziva "para". Disocirane vodene pare nazivaju se disociranim molekulima vode H 2 O –> OH + H, nastaje na temperaturama iznad 2000 °C. Sa još više visoke temperature iznad 5000 °C nastaju različite jonizovane vodene pare H 2 O –> OH ‑ + H + = OH ‑ +H 3 O + = OH + H + + e niske temperature pare, ali sa elektronskim ili ionskim zračenjem, na primjer, u sjaju ili koronskim električnim pražnjenjima u zraku.
Vodena para, kao i svaki plin (ili bilo koja para, na primjer benzin koji isparava), nevidljiva je, a magla, budući da nije plin, već male kapljice vode, raspršuje svjetlost i vidljiva je u obliku bijelog "dima". Svakodnevno možemo posmatrati kako vodena para izlazi iz kotlića ili ispod poklopca tiganja, hladeći se na vazduhu. Kada izađe iz kotlića, u početku je nevidljiv (u obliku plina), postepeno se hladi u izljevu kotla, počinje se kondenzirati i pretvara se u mlazove magle („oblačići pare“). Zatim se kapljice magle pomiješaju sa zrakom i, ako je dovoljno suh (tj. može prihvatiti vlagu), ponovo ispare i „nestaju“. U životu u kupatilu, para se obično ispravno shvata kao nevidljiva vodena para u vazduhu, uključujući i sam vreli vlažni vazduh u kupatilu koji se naziva para: „u kupatilu je topla para“ ili „hladna para u kupatilu“. Magla u kupatilu u obliku "pufova pare" je nepoželjna pojava. Magla nastaje kada hladan vazduh naglo prodre kroz otvorna vrata u mokro kupatilo, kao i kada udari u nedovoljno zagrejano kamenje pri niskim temperaturama vazduha u kupatilu (kao što se magla stvara kada para izlazi iz kotla). U svakom slučaju, stvaranje magle se može spriječiti povećanjem temperature pare i povećanjem temperature i smanjenjem vlažnosti zraka u koji para ulazi (vidi odjeljak 7.5). Ako je magla vidljiva u kupatilu, onda se para u kupatilu kaže da je „sirova“ (vidi odeljak 7.6). Ako pri ulasku u kupatilo lice oseti vlagu (znojenje) i naočare se zamagljuju, onda kažu da je para „mokra“, a ako lice ne oseća vlagu, para je „suva“. Naravno, sama vodena para (kao gas) ne može biti suha, vlažna ili vlažna, ispravnije bi bilo reći suh, vlažan ili vlažan vazduh. U profesionalnom žargonu vodoinstalatera, tehnički izrazi "mokra" ili "mokra" para se često koriste kada žele da objasne da se u glavnom parovodu nalazi kondenzovana voda (uključujući i u obliku magle) (na primjer, dovod pare direktno u parnu sobu gradskog kupatila). Izrazi "suha", "pregrijana" ili "živa" para se koriste kada je glavna parna cijev iznutra suha i para unutar cijevi nema magle. Dakle, terminologija je potpuno drugačija, pa je ponekad potrebno dodatno pojašnjenje. Naučna, stručna i svakodnevna terminologija se po pravilu ne poklapaju.
U vazduhu karakteriše niz količina. Voda koja isparava sa površine kada se zagreju ulazi i koncentriše se u njoj nižim slojevima troposfera. Temperatura na kojoj zrak dostiže zasićenje vlagom za dati sadržaj vodene pare i konstantan naziva se tačka rose.
Vlažnost karakteriziraju sljedeći pokazatelji:
Apsolutna vlažnost(latinski absolutus - potpun). Izražava se masom vodene pare u 1 m vazduha. Izračunato u gramima vodene pare na 1 m3 vazduha. Što je temperatura viša, to je veća apsolutna vlažnost, jer više vode prelazi iz tečnosti u paru kada se zagreva. Tokom dana apsolutna vlažnost je veća nego noću. Indikator apsolutne vlažnosti zavisi od: na polarnim geografskim širinama, na primjer, jednaka je do 1 g po 1 m2 vodene pare, na ekvatoru do 30 grama po 1 m2 u Batumiju (, obala) apsolutna vlažnost iznosi 6 g na 1 m, au Verhojansku ( , ) - 0,1 grama na 1 m. Vegetacijski pokrivač područja u velikoj mjeri ovisi o apsolutnoj vlažnosti zraka;
Relativna vlažnost . Ovo je omjer količine vlage u zraku i količine koju može sadržavati na istoj temperaturi. Relativna vlažnost se izračunava u procentima. Na primjer, relativna vlažnost iznosi 70%. To znači da vazduh sadrži 70% količine pare koju može zadržati na datoj temperaturi. Ako je dnevna varijacija apsolutne vlažnosti direktno proporcionalna varijaciji temperatura, tada je relativna vlažnost obrnuto proporcionalna ovoj varijaciji. Osoba se dobro osjeća na 40-75%. Odstupanje od norme uzrokuje bolno stanje tijela.
Vazduh u prirodi retko je zasićen vodenom parom, ali uvek sadrži neku njenu količinu. Nigdje na Zemlji nije zabilježena relativna vlažnost od 0%. Na meteorološkim stanicama, vlažnost se mjeri pomoću higrometra, osim toga, koriste se registratori - higrogrami;
Vazduh je zasićen i nezasićen. Kada voda ispari s površine okeana ili kopna, zrak ne može zadržati vodenu paru beskonačno. Ovo ograničenje zavisi od. Vazduh koji više ne može da zadrži vlagu naziva se zasićeni vazduh. Iz ovog zraka, pri najmanjem hlađenju, počinju se oslobađati kapljice vode u obliku rose. To se dešava zato što voda, kada se ohladi, prelazi iz stanja (para) u tečno. Vazduh iznad suhe, tople površine obično sadrži manje vodene pare nego što bi bio na datoj temperaturi. Takav vazduh se naziva nezasićenim. Kada se ohladi, voda se ne ispušta uvijek. Što je zrak topliji, to je veća njegova sposobnost upijanja vlage. Na primjer, na temperaturi od -20°C, zrak ne sadrži više od 1 g/m vode; na temperaturi od +10°C - oko 9 g/m3, a na +20°C - oko 17 g/m3 Dakle, uz naizgled visoku vlažnost vazduha u
Količina vlage sadržana u jednom kubnom metru zraka. Zbog svoje male vrijednosti, obično se mjeri u g/m³. Ali zbog činjenice da kada određene temperature vazduh, može sadržati samo maksimalnu maksimalnu količinu vlage (sa porastom temperature ova maksimalna moguća količina vlage se povećava, sa smanjenjem temperature vazduha smanjuje se maksimalno moguća količina vlage), uveden je koncept relativne vlažnosti .
Relativna vlažnost
Ekvivalentna definicija je omjer molskog udjela vodene pare u zraku do maksimuma mogućeg na datoj temperaturi. Izmjereno u postocima i određeno formulom:
gde je: - relativna vlažnost smeše (vazduha) u pitanju; - parcijalni pritisak vodene pare u smeši; - ravnotežni pritisak zasićene pare.
Pritisak zasićene pare vode uveliko raste s porastom temperature. Dakle, kod izobaričnog (tj. pri konstantnom pritisku) hlađenja zraka sa konstantnom koncentracijom pare dolazi trenutak (tačka rose) kada je para zasićena. U ovom slučaju, “dodatna” para se kondenzira u obliku magle ili kristala leda. Procesi zasićenja i kondenzacije vodene pare igraju ogromnu ulogu u atmosferskoj fizici: procesi stvaranja oblaka i formiranja atmosferskih frontova u velikoj mjeri su određeni procesima zasićenja i kondenzacije koja se oslobađa pri kondenzaciji atmosferske vodene pare energetski mehanizam za nastanak i razvoj tropskih ciklona (uragana).
Procjena relativne vlažnosti
Relativna vlažnost mješavine vode i zraka može se procijeniti ako je poznata njena temperatura ( T) i temperatura tačke rosišta ( Td). Kada T I Td izraženo u stepenima Celzijusa, tada je tačan sljedeći izraz:
gde se procenjuje parcijalni pritisak vodene pare u smeši:
a tlak vlažne pare vode u smjesi na temperaturi se procjenjuje:
Prezasićena vodena para
U nedostatku kondenzacijskih centara, kada se temperatura smanji, može nastati prezasićeno stanje, odnosno relativna vlažnost zraka postaje veća od 100%. Ioni ili čestice aerosola mogu djelovati kao kondenzacijski centri na kondenzaciji prezasićene pare na jonima koja nastaje prilikom prolaska nabijene čestice u takvoj pari da se princip rada Wilsonove komore i difuzijskih komora zasniva na: kapljicama vode; kondenzacijom na formiranim ionima formira se vidljivi trag (trag) nabijenih čestica.
Drugi primjer kondenzacije prezasićene vodene pare su tragovi aviona, koji nastaju kada se prezasićena vodena para kondenzira na česticama čađi iz izduvnih gasova motora.
Sredstva i metode kontrole
Za određivanje vlažnosti zraka koriste se instrumenti koji se nazivaju psihrometri i higrometri. Avgustovski psihrometar se sastoji od dva termometra - suvog i vlažnog. Mokri termometar pokazuje nižu temperaturu od suhog termometra jer je njegov rezervoar umotan u krpu natopljenu vodom, koja ga hladi dok isparava. Intenzitet isparavanja zavisi od relativne vlažnosti vazduha. Na osnovu očitavanja suhih i mokrih termometara, relativna vlažnost zraka se utvrđuje pomoću psihrometrijskih tablica. Nedavno su u širokoj upotrebi postali integrisani senzori vlažnosti (obično sa izlaznim naponom), zasnovani na svojstvu nekih polimera da menjaju svoje električne karakteristike (kao što je dielektrična konstanta medija) pod uticajem vodene pare sadržane u vazduhu.
Za povećanje relativne vlažnosti zraka u stambenim područjima koriste se električni ovlaživači, posude punjene mokrom ekspandiranom glinom i redovno prskanje.
Bilješke
Wikimedia Foundation.
2010.
Pogledajte šta je "Relativna vlažnost" u drugim rječnicima: Omjer molskog udjela vlage u plinu prema molskom udjelu zasićene vodene pare iznad vode [led] u tom plinu pri istom pritisku i temperaturi. Jedinica mjere % [RMG 75 2004] Teme mjerenja sadržaja vlage u tvarima Uopštavajući pojmovi za količine ... ...
Vodič za tehnički prevodilac- Procentualni odnos elastičnosti vodene pare sadržane u jedinici zapremine vazduha prema elastičnosti zasićene pare na istoj temperaturi... Geografski rječnik
Relativna vlažnost- 16. Relativna vlažnost D. Relativna Feuchtigkeit E. Relativna vlažnost F. Relativna vlažnost Odnos parcijalnog pritiska vodene pare i pritiska zasićene pare pri istom pritisku i temperaturi Izvor ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
Omjer elastičnosti vodene pare sadržane u zraku prema elastičnosti zasićene pare na istoj temperaturi; izraženo u procentima. * * * RELATIVNA VLAŽNOST RELATIVNA VLAŽNOST, odnos elastičnosti vodene pare (vidi ELASTIČNOST ... ... Encyclopedic Dictionary
Vodič za tehnički prevodilac- drėgnis statusas T sritis Standardizacija ir metrologija apibrėžtis Drėgmės ir ją sugėrusios medžiagos masių arba tūrių dalmuo, dažniausiai išreikštas procentais. atitikmenys: engl. relativna vlažnost vok. srodnik Feuchte, f; rodbina…… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Vodič za tehnički prevodilac- santykinis drėgnis statusas T sritis chemija apibrėžtis Drėgmės ir drėgnos medžiagos, kurioje ji yra, masių arba tūrių santykis (%). atitikmenys: engl. relativna vlažnost rus. relativna vlažnost... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Vodič za tehnički prevodilac- drėgnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. relativna vlažnost vok. srodnik Feuchte, f; srodni Feuchtigkeit, f rus. relativna vlažnost, f pranc. humidité relative, f … Fizikos terminų žodynas
Za kvantificiranje vlažnosti zraka koriste se apsolutna i relativna vlažnost zraka.
Apsolutna vlažnost vazduha meri se gustinom vodene pare u vazduhu, odnosno njenim pritiskom.
Jasniju predstavu o stepenu vlažnosti vazduha daje relativna vlažnost B. Relativna vlažnost vazduha se meri brojem koji pokazuje koliki je procenat apsolutne vlažnosti od gustine vodene pare neophodne za zasićenje vazduha na postojećoj temperaturi:
Relativna vlažnost se može odrediti i pritiskom pare, jer je u praksi pritisak pare proporcionalan njenoj gustini, pa se B može odrediti na ovaj način: relativna vlažnost se meri brojem koji pokazuje koliki je procenat apsolutne vlažnosti od pritiska vodene pare. zasićenje zraka na postojećoj temperaturi:
Dakle, relativna vlažnost zraka nije određena samo apsolutnom vlažnošću, već i temperaturom zraka. Prilikom izračunavanja relativne vlažnosti, vrijednosti ili moraju se uzeti iz tabela (vidi tabelu 9.1).
Hajde da saznamo kako promjene temperature zraka mogu utjecati na njegovu vlažnost. Neka je apsolutna vlažnost vazduha jednaka Pošto je gustina zasićene vodene pare na 22 °C jednaka (tabela 9.1), onda je relativna vlažnost vazduha B oko 50%.
Pretpostavimo sada da temperatura ovog zraka padne na 10°C, ali gustina ostaje ista. Tada će relativna vlažnost vazduha biti 100%, odnosno vazduh će biti zasićen vodenom parom. Ako temperatura padne na 6 °C (na primjer, noću), tada će se kg vodene pare kondenzirati iz svakog kubnog metra zraka (rosa će pasti).
Tabela 9.1. Pritisak i gustina zasićene vodene pare na različitim temperaturama
Temperatura na kojoj vazduh postaje zasićen vodenom parom tokom procesa hlađenja naziva se tačka rose. U gornjem primjeru, tačka rose je. Imajte na umu da se sa poznatom tačkom rose apsolutna vlažnost vazduha može naći iz tabele. 9.1, budući da je jednaka gustini zasićene pare na tački rose.
DEFINICIJA
Apsolutna vlažnost vazduha je količina vodene pare po jedinici zapremine vazduha:
SI jedinica mjere za apsolutnu vlažnost je
Vlažnost vazduha je veoma važan parametar okruženje. To je poznato većina Površinu Zemlje zauzima voda (Svjetski okean), s čije površine se neprekidno događa isparavanje. U raznim klimatskim zonama intenzitet ovog procesa varira. Zavisi od prosječne dnevne temperature, prisustva vjetrova i drugih faktora. Tako je na pojedinim mjestima proces isparavanja vode intenzivniji od njene kondenzacije, a na nekim mjestima i obrnuto.
Ljudsko tijelo aktivno reagira na promjene vlažnosti zraka. Na primjer, proces znojenja usko je povezan s temperaturom i vlažnošću okoline. Pri visokoj vlažnosti, procesi isparavanja vlage sa površine kože praktično se kompenziraju procesima njene kondenzacije, a odvođenje topline iz tijela je poremećeno, što dovodi do poremećaja termoregulacije; Pri niskoj vlažnosti, procesi isparavanja vlage prevladavaju nad procesima kondenzacije i tijelo gubi previše tekućine, što može dovesti do dehidracije.
Osim toga, koncept vlažnosti je najvažniji kriterij procjene vremenskim uslovima, koje svi znaju iz vremenske prognoze.
Apsolutna vlažnost zraka daje predstavu o specifičnom sadržaju vode u zraku po masi, ali ova vrijednost je nezgodna sa stanovišta osjetljivosti živih organizama na vlagu. Čovjek ne osjeća masovnu količinu vode u zraku, već njen relativno maksimalan sadržaj moguće značenje. Za opis reakcije živih organizama na promjene sadržaja vodene pare u zraku uvodi se pojam relativne vlažnosti.
Relativna vlažnost
DEFINICIJA
Relativna vlažnost je fizička veličina koja pokazuje koliko je vodena para u zraku udaljena od zasićenja:
gdje je gustina vodene pare u zraku (apsolutna vlažnost); gustina zasićene vodene pare na datoj temperaturi.
Tačka rose
DEFINICIJA
Tačka rose je temperatura na kojoj vodena para postaje zasićena.
Poznavanje temperature tačke rosišta može vam dati ideju o relativnoj vlažnosti. Ako je temperatura tačke rose bliska temperaturi okoline, onda je vlažnost visoka ( Kada se temperature poklope, stvara se magla). Naprotiv, ako se vrijednosti rosišta i temperature zraka u trenutku mjerenja jako razlikuju, onda možemo govoriti o niskom sadržaju vodene pare u atmosferi.
Kada se nešto unese u toplu prostoriju sa hladnoće, vazduh iznad toga se hladi, zasićen je vodenom parom, a kapljice vode se kondenzuju na predmetu. Nakon toga, predmet se zagrijava do sobne temperature, a sva kondenzacija isparava.
Drugi, ništa manje poznat primjer je zamagljivanje stakla u kući. Mnogi ljudi doživljavaju kondenzaciju na svojim prozorima zimi. Na ovu pojavu utiču dva faktora - vlažnost i temperatura. Ako je ugrađen normalan prozor sa dvostrukim staklom i izolacija je pravilno izvedena, a postoji kondenzacija, to znači da je u prostoriji visoka vlažnost; Moguća je loša ventilacija ili odvod.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
Vježbajte | Na fotografiji su prikazana dva termometra koji se koriste za određivanje relativne vlažnosti pomoću psihrometrijske tablice. Šta će pokazati mokri termometar ako se pri konstantnoj temperaturi vazduha relativna vlažnost poveća za 7%?
|
Rješenje | Zabilježimo očitanja suhog i mokrog termometra prikazana na fotografiji: Odredimo razliku u očitanjima termometra: Pomoću psihrometrijske tablice određujemo relativnu vlažnost zraka:
Ako se vlažnost vazduha poveća za 7%, postat će jednaka 55%. Pomoću psihrometrijske tablice određujemo očitanja suhog termometra i razliku između očitavanja suhog i mokrog termometra:
Dakle, mokri termometar će pokazati: |
Odgovori | Očitavanje mokre sijalice. |
PRIMJER 2
Vježbajte | Relativna vlažnost vazduha uveče na temperaturi je 50%. Hoće li rosa pasti ako temperatura padne na ? |
Rješenje | Relativna vlažnost: |