Bezwzględna i względna wilgotność powietrza

Wilgotność bezwzględna i względna. powietrze atmosferyczne zawsze zawiera pewną ilość wilgoci w postaci pary. Wilgotność w pomieszczeniach z wentylacją naturalną determinowana jest oddawaniem wilgoci przez ludzi i rośliny w procesie oddychania, parowaniem wilgoci domowej podczas gotowania, prania i suszenia odzieży, a także wilgocią technologiczną (w pomieszczeniach przemysłowych) oraz wilgotnością budynku koperty (w pierwszym roku eksploatacji budynków).

Ilość wilgoci w gramach zawarta w 1 m3 powietrza nazywana jest wilgotnością bezwzględną f, g/m3. Aby jednak obliczyć dyfuzję pary przez przegrody budowlane, ilość pary wodnej należy oszacować w jednostkach ciśnienia, co umożliwia obliczenie siła napędowa transfer wilgoci. W tym celu fizyka cieplna budynków wykorzystuje ciśnienie cząstkowe pary wodnej e, zwane elastycznością pary wodnej i wyrażone w paskalach.

Ciśnienie cząstkowe wzrasta, gdy wilgotność bezwzględna powietrze. Jednak, podobnie jak wilgotność bezwzględna, nie może wzrastać w nieskończoność. Przy określonej temperaturze i barometrycznym ciśnieniu powietrza istnieje graniczna wartość bezwzględnej wilgotności powietrza F, g/m3, odpowiadająca całkowitemu nasyceniu powietrza parą wodną, ​​powyżej której nie może wzrosnąć. Ta wilgotność bezwzględna odpowiada maksymalnej elastyczności pary wodnej

E, Pa, zwany również prężnością pary wodnej nasyconej. Wraz ze wzrostem temperatury powietrza wzrastają E i F. Dlatego zarówno e, jak i f nie dają wyobrażenia o stopniu nasycenia powietrza wilgocią, chyba że wskazana jest temperatura.

Aby wyrazić stopień nasycenia powietrza wilgocią, wprowadza się pojęcie względnej wilgotności powietrza j,%, która jest stosunkiem ciśnienia cząstkowego pary wodnej e w rozpatrywanym ośrodku powietrznym do maksymalnej elastyczności pary wodnej E, odpowiadającej do temperatury medium j=(e/E)100%.

Wilgotność względna ma bardzo ważne oceniając ją zarówno pod względem higienicznym, jak i technicznym, j określa intensywność odparowywania wilgoci z powierzchni zwilżonych, aw szczególności z powierzchni ciała ludzkiego. Wilgotność względna powietrza 30-60% jest uważana za normalną dla ludzi. j determinuje proces sorpcji, czyli proces wchłaniania wilgoci przez materiały kapilarno-porowate w powietrzu. Ostatecznie proces kondensacji wilgoci w powietrzu (powstawanie mgieł) i na powierzchni otaczających struktur zależy od j.

Jeśli zwiększysz temperaturę powietrza o danej wilgotności, to wilgotność względna zmniejszy się, ponieważ ciśnienie cząstkowe pary wodnej pozostaje stałe, a maksymalna elastyczność E rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

Wraz ze spadkiem temperatury powietrza przy danej zawartości wilgoci wzrasta wilgotność względna, ponieważ przy stałym ciśnieniu cząstkowym pary wodnej e maksymalna elastyczność E maleje wraz ze spadkiem temperatury. W procesie obniżania temperatury powietrza o określoną wartość maksymalna elastyczność pary wodnej E okazuje się równa ciśnieniu cząstkowemu pary wodnej e. Wtedy wilgotność względna j będzie równa 100% i stan zupełny nastąpi nasycenie schłodzonego powietrza parą wodną. Temperatura ta nazywana jest temperaturą punktu rosy dla danej wilgotności powietrza.

Zakończony:

Tinkov A.Yu.

Grupa 803001207

Sprawdzone przez: Alechinę T.N.

Gatunek: _______

Raport z laboratorium fizyki

„Oznaczanie wilgotności powietrza metodą psychrometryczną”

Pytania testowe:

1) Jaka jest bezwzględna wilgotność powietrza? W jakich jednostkach jest mierzony? Co to jest wilgotność względna?

Wilgotność bezwzględna powietrza- wartość liczbowo równa masie pary wodnej zawartej w jednostce objętości powietrza w danej temperaturze. Zwykle jest mierzony w g / m 3.

Wilgotność względna(definicja 1) - wartość charakteryzująca stopień nasycenia powietrza parą wodną. Jest to stosunek ciśnienia cząstkowego par w powietrzu w danej temperaturze do ciśnienia pary wodnej, która nasyciłaby powietrze w tej samej temperaturze.

Wilgotność względna(definicja 2) - stosunek ilości pary wodnej do ilości pary wodnej, jaką może zawierać powietrze w danej temperaturze.

2) Wymień metody określania wilgotności powietrza. Który z nich jest dokładniejszy?

Istnieje kilka metod określania wartości bezwzględnych i wilgotność względna powietrze. Przyrządy używane do pomiaru wilgotności to higrometry i psychrometry.

Aby określić wilgotność powietrza metodą psychrometryczną, częściej stosuje się psychrometr August i psychrometr Assmann, których zasada działania jest taka sama.

3) Zasada działania psychrometru Assmanna.

Najprostszy psychrometr składa się z dwóch termometrów alkoholowych, jeden to zwykły suchy termometr, a drugi ma urządzenie nawilżające. Termometry są wyskalowane z podziałką 0,1-0,5 stopnia. Czujnik temperatury mokrego termometru jest owinięty kambrem, który znajduje się w naczyniu z wodą. Z powodu parowania wilgoci nawilżony termometr ochładza się. Aby określić wilgotność względną, odczyty są pobierane z termometrów suchych i mokrych, a następnie używany jest stół psychrometryczny. Zazwyczaj wielkości wejściowe w tabeli psychrometrycznej to odczyty termometru suchego i różnica między temperaturami termometru suchego i mokrego. Dla ułatwienia użytkowania konstrukcja urządzenia może zawierać stół psychrometryczny. Można również włączyć wentylator, aby zassać powietrze wokół mokrego termometru. Jednocześnie szybkość aspiracji jest niewielka, zwykle 0,5-1 m/s. Ciśnienie atmosferyczne wpływa również na odczyty psychrometru, więc dla dokładne pomiary, w przypadku odchylenia ciśnienia atmosferycznego od nominalnego, do wyników Tablicy Psychometrycznej dodawana jest poprawka.

4) Jaka jest istota psychrometrycznej metody określania wilgotności powietrza.

Na podstawie pomiaru różnicy temperatur między termometrami suchymi i mokrymi przy użyciu psychrometrów Augusta i Assmanna. Psychrometr Augusta składa się z dwóch identycznych termometrów rtęciowych o wartości podziału 0,2 C, zamocowanych obok siebie. Zbiornik rtęci jednego z nich jest ciasno owinięty kawałkiem kambrylu lub gazy, opuszczonym do naczynia z czystą wodą. Z powierzchni tkaniny woda odparowuje tym łatwiej, im mniej wilgoci w powietrzu. Na podstawie różnicy odczytów dwóch termometrów wilgotność względną powietrza określa się za pomocą tablic psychrometrycznych dołączonych do urządzenia.

5) Co to jest punkt rosy?

Temperatura punktu rosy gazu (punkt rosy) to wartość temperatury gazu, poniżej której para wodna zawarta w gazie chłodzonym izobarycznie ulega nasyceniu nad płaską powierzchnią wody.

6) Nazwij wzór (7) i określ wymiar stałej psychrometru.

P \u003d P H - A (t - t 1) H

Wymiar stałej używanego urządzenia określa wzór:

Postęp:

Przestrzegając określonych w pracy zasad zwilżył wodą kambryk, którym owinięto puszkę jednego z termometrów psychrometru. Podłączony wentylator. Po odczytach mokrego termometru ustawić odczyt temperatury t 1 (=16°C). Ustaw odczyt termometru suchego na t (=24°C).

Po obliczeniu różnicy temperatur między termometrami suchymi i mokrymi (t - t 1) zgodnie z tabelą psychrometryczną znalazłem wilgotność względną powietrza:

Znając temperaturę otoczenia t (=24°C), znalazłem ciśnienie P 0 (=22,4) pary wodnej nasyconej w tej temperaturze zgodnie z odpowiednią tabelą i korzystając ze wzoru (2) znalazłem wilgotność bezwzględną powietrza :

P rel \u003d P 0 * r / 100 \u003d 9,4 mm.

Wilgotność bezwzględną powietrza wyznaczono wzorem (8):

P abs \u003d P n - 0,000662 (t - t 1) * H \u003d 9,6 mm Hg.

Arkusz danych:

				Pr (mm)	H (mm Hg)	R abs (mm)

ZAWARTOŚĆ: W atmosferze woda występuje w stanie gazowym (para wodna), kropelkowo-cieczowym i stałym (kryształy lodu). Wilgotność to jedna z najważniejszych cech pogody i klimatu. Wilgotność powietrza ma ogromne znaczenie w niektórych procesach technologicznych, leczeniu wielu chorób, przechowywaniu dzieł sztuki, książek itp.

W atmosferze woda występuje w stanie gazowym (para wodna), kropelkowo-cieczowym i stałym (kryształy lodu).

Wilgotność to jedna z najważniejszych cech pogody i klimatu. Wilgotność powietrza ma ogromne znaczenie w niektórych procesach technologicznych, leczeniu wielu chorób, przechowywaniu dzieł sztuki, książek itp. Do scharakteryzowania wilgotności powietrza stosuje się kilka pojęć.

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej (e, Pa lub mm Hg) - część ciśnienia całkowitego, które wytwarza para wodna.

Wilgotność bezwzględna powietrza (a, g / m) - zawartość wilgoci na jednostkę objętości powietrza.

Jeśli powietrze zawiera maksymalna ilość wilgoć, która może się w nim znajdować w danej temperaturze, to ciśnienie cząstkowe pary wodnej

Proces odparowywania wilgoci z roślin nazywa się transpiracją.

jest równa prężności pary nasyconej wody w danej temperaturze.

Prężność pary nasyconej wody (E, mm Hg) w temperaturze (t, ° C) można znaleźć za pomocą wzoru:

log Е = 0,622 + 7,5t/(238+t)

Wilgotność względna (f, %) - stosunek rzeczywistej zawartości wilgoci do maksymalnej możliwej w danej temperaturze.

Wilgotność względną można obliczyć jako stosunek ciśnienia cząstkowego do ciśnienia pary nasyconej w danej temperaturze:

Zatem wilgotność względna daje wyobrażenie o stopniu

nasycenie powietrza parą wodną.

Punkt rosy (t, C) - temperatura, do której powietrze musi zostać schłodzone, aby zawarta w nim para wodna osiągnęła stan nasycenia. Znając punkt rosy i temperaturę powietrza, możesz określić bezwzględną i względną wilgotność powietrza.

Wilgotność bezwzględna powietrza i ciśnienie cząstkowe pary wodnej charakteryzują zawartość pary wodnej w powietrzu (zawartość wilgoci), a wilgotność względna i deficyt nasycenia charakteryzują stosunek rzeczywistej wilgotności powietrza do maksymalnej możliwej (stan nasycenia).

2. W temperaturze 25°C wilgotność bezwzględna powietrza wynosi 20 g/m3. Określ wilgotność względną powietrza. Wymagany materiały referencyjne może być znaleziony w podręcznik do nauki

log Е = 0,622 + 7,5t/(238+t)

lg E \u003d 0,622 + 7,5 * 25 / (238 + 25) \u003d 1,33

f \u003d (20 / 22,96) * 100% \u003d 87,1%

Odpowiedź: wilgotność względna wynosi 87,1%

3. Temperatura powietrza 40°C, wilgotność względna 70%. Określ zawartość pary wodnej w powietrzu (w g/m). Wymagane materiały referencyjne można znaleźć w samouczku.

log Е = 0,622 + 7,5t/(238+t)

e \u003d 50,25 * 0,7 \u003d 35,2 g / m3

2. W temperaturze 40°C bezwzględna wilgotność powietrza wynosi 40 g/m 3 . Określ wilgotność względną powietrza. Niezbędne materiały referencyjne można znaleźć w samouczku.

log Е = 0,622 + 7,5t/(238+t)

lg E \u003d 0,622 + 7,5 * 40 / (238 + 40) \u003d 1,7

f \u003d (40 / 50,25) * 100% \u003d 79,6%

Odpowiedź: wilgotność względna wynosi 79,6%.

3. Temperatura powietrza 10°С, wilgotność względna 70%. Określ zawartość pary wodnej w powietrzu (w g/m 3). Niezbędne materiały referencyjne można znaleźć w samouczku.

log Е = 0,622 + 7,5t/(238+t)

lg E \u003d 0,622 + 7,5 * 10 / (238 + 10) \u003d 1,7

Woda pokrywa około 70,8% powierzchni Globus. Żywe organizmy zawierają od 50 do 99,7% wody. Mówiąc obrazowo, żywe organizmy to ożywiona woda. W atmosferze znajduje się około 13-15 tys. km 3 wody w postaci kropel, kryształków śniegu i pary wodnej. Atmosferyczna para wodna wpływa na pogodę i klimat Ziemi.
Para wodna w atmosferze. Para wodna w powietrzu, pomimo ogromnych powierzchni oceanów, mórz, jezior i rzek, nie zawsze jest nasycona. Ruch mas powietrza prowadzi do tego, że w niektórych miejscach na naszej planecie ten moment parowanie wody przeważa nad kondensacją, podczas gdy w innych dominuje kondensacja. Ale prawie zawsze w powietrzu jest trochę pary wodnej.
Zawartość pary wodnej w powietrzu, czyli jej wilgotność, można scharakteryzować kilkoma wartościami.
Nazywa się gęstość pary wodnej w powietrzu wilgotność bezwzględna. Wilgotność bezwzględną mierzy się zatem w kilogramach na metr sześcienny (kg / m 3).
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Powietrze atmosferyczne to mieszanina różnych gazów i pary wodnej. Każdy z gazów przyczynia się do całkowitego ciśnienia wytwarzanego przez powietrze na znajdujących się w nim ciałach. Ciśnienie, jakie wytworzyłaby para wodna, gdyby nie było wszystkich innych gazów, nazywa się ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Jako jeden ze wskaźników wilgotności powietrza przyjmuje się ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Wyrażana jest w jednostkach ciśnienia - paskalach lub milimetrach słupa rtęci.
Ciśnienie atmosferyczne jest określane przez sumę ciśnień cząstkowych składników suchego powietrza (tlen, azot itp.) i pary wodnej.
Wilgotność względna. Na podstawie ciśnienia cząstkowego pary wodnej i wilgotności bezwzględnej nadal nie można ocenić, jak blisko nasycenia jest para wodna w danych warunkach. Od tego zależy mianowicie intensywność parowania wody i utraty wilgoci przez organizmy żywe. Dlatego wprowadza się wartość pokazującą, jak blisko nasycenia jest para wodna w danej temperaturze, - wilgotność względna.
Wilgotność względna zwany stosunkiem ciśnień cząstkowych R para wodna zawarta w powietrzu w danej temperaturze do ciśnienia r n.p. para nasycona o tej samej temperaturze, wyrażona w procentach:

Wilgotność względna jest zwykle mniejsza niż 100%.
Psychrometr. Wilgotność mierzy się za pomocą urządzenia specjalne. Porozmawiamy o jednym z nich - psychrometr.
Psychrometr składa się z dwóch termometrów ( rys.11.4). Zbiornik jednego z nich pozostaje suchy i pokazuje temperaturę powietrza. Zbiornik drugiego otoczony jest paskiem materiału, którego koniec zanurza się w wodzie. Woda odparowuje, dzięki czemu termometr ochładza się. Im wyższa wilgotność względna, tym mniej intensywne parowanie, a temperatura wskazywana przez termometr otoczony wilgotną szmatką jest zbliżona do temperatury suchej żarówki.

Przy wilgotności względnej 100% woda w ogóle nie wyparuje, a odczyty obu termometrów będą takie same. W zależności od różnicy temperatur tych termometrów za pomocą specjalnych tabel można określić wilgotność powietrza.
Wartość wilgotności. Intensywność parowania wilgoci z powierzchni ludzkiej skóry zależy od wilgotności. A parowanie wilgoci ma ogromne znaczenie dla utrzymania stałej temperatury ciała. W statki kosmiczne utrzymywana jest najbardziej korzystna wilgotność względna dla ludzi (40-60%).
Bardzo ważna jest znajomość wilgotności w meteorologii - w połączeniu z prognozowaniem pogody. Chociaż względna ilość pary wodnej w atmosferze jest stosunkowo niewielka (około 1%), jej rola w zjawiskach atmosferycznych jest znacząca. Kondensacja pary wodnej prowadzi do tworzenia chmur i późniejszego opadów. Jednocześnie podkreśla duża liczba ciepło. Odwrotnie, parowaniu wody towarzyszy absorpcja ciepła.
W tkactwie, cukiernictwie i innych branżach do normalnego przebiegu procesu niezbędna jest pewna wilgotność.
Przechowywanie dzieł sztuki i książek wymaga utrzymania wilgotności na wymaganym poziomie. Dlatego w muzeach na ścianach można zobaczyć psychrometry.
Ważne jest, aby znać nie bezwzględną ilość pary wodnej w atmosferze, ale względną. Wilgotność względną mierzy się psychrometrem.