في كثير من الأحيان نسمع من شاشات التلفزيون أو من مكبرات الصوت الراديوية عن ضغط الهواء والرطوبة. لكن قلة من الناس يعرفون على ماذا تعتمد مؤشراتهم وكيف تؤثر قيم معينة على جسم الإنسان.

وسائل وطرق التحديد

لتحديد تشبع الهواء ببخار الماء، يتم استخدام أدوات خاصة: مقاييس الضغط النفسي ومقاييس السوائل. مقياس الحرارة لشهر أغسطس عبارة عن شريط مزود بمقياسين للحرارة: رطب وجاف.

الأول يلف بقطعة قماش مبللة بالماء، فيبرد جسمه أثناء تبخره. بناءً على قراءات موازين الحرارة هذه، يتم تحديد الرطوبة النسبية للهواء من خلال الجداول. هناك العديد من أجهزة قياس كثافة السوائل المختلفة، ويمكن أن يعتمد تشغيلها على الوزن أو الفيلم أو الكهرباء أو الشعر، بالإضافة إلى عدد من مبادئ التشغيل الأخرى. في السنوات الاخيرةاكتسبت أجهزة استشعار القياس المتكاملة شعبية. يتم استخدام الهيدروستات للتحقق من الدقة.

رطوبة الهواء هي سمة مهمة بيئة. ولكن لا يفهم الجميع تمامًا المقصود بتقارير الطقس. والرطوبة المطلقة هي مفاهيم ذات صلة. ولا يمكن فهم جوهر أحدهما دون فهم الآخر.

الهواء والرطوبة

يحتوي الهواء على خليط من المواد التي تكون في الحالة الغازية. في المقام الأول هو النيتروجين والأكسجين. لهم في التكوين العام(100%) تحتوي على حوالي 75% و23% بالوزن على التوالي. حوالي 1.3% هو الأرجون، وأقل من 0.05% هو ثاني أكسيد الكربون. ويتكون الباقي (الكمية المفقودة حوالي 0.005٪ في المجموع) من الزينون والهيدروجين والكريبتون والهيليوم والميثان والنيون.

هناك أيضًا كمية من الرطوبة في الهواء في جميع الأوقات. يدخل الغلاف الجوي بعد تبخر جزيئات الماء من محيطات العالم ومن التربة المبللة. في مكان ضيق، قد يختلف محتواه عن بيئة خارجيةويعتمد على توافر مصادر إضافية للدخل والاستهلاك.

لتحديد الخصائص الفيزيائية والمؤشرات الكمية بشكل أكثر دقة، يتم استخدام مفهومين: الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة. في الحياة اليومية، يتم تشكيل الفائض عند تجفيف الملابس وأثناء الطهي. يفرزه الناس والحيوانات عن طريق التنفس والنباتات نتيجة لتبادل الغازات. في الإنتاج، يمكن أن ترتبط التغيرات في نسبة بخار الماء بالتكثيف بسبب التغيرات في درجات الحرارة.

المطلق وملامح استخدام المصطلح

ما مدى أهمية معرفة الكمية الدقيقة لبخار الماء في الغلاف الجوي؟ وبناءً على هذه المعلمات يتم حساب التنبؤات الجوية وإمكانية هطول الأمطار وحجمها ومسارات حركة الجبهات. وعلى هذا يتم تحديد مخاطر الأعاصير وخاصة الأعاصير التي يمكن أن تشكل خطراً جسيماً على المنطقة.

ما هو الفرق بين المفهومين؟ القاسم المشترك بينهما هو أن كلا من الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة تقيس كمية بخار الماء في الهواء. ولكن يتم تحديد المؤشر الأول عن طريق الحساب. أما الثاني فيمكن قياسه بالطرق الفيزيائية وتكون النتيجة جم/م3.

ومع ذلك، مع التغيرات في درجة الحرارة المحيطة، تتغير هذه المؤشرات. من المعروف أن الهواء يمكن أن يحتوي على قدر معين من بخار الماء - الرطوبة المطلقة. ولكن بالنسبة للوضعين +1 درجة مئوية و+10 درجة مئوية، ستكون هذه القيم مختلفة.

يتم عرض اعتماد المحتوى الكمي لبخار الماء في الهواء على درجة الحرارة في مؤشر الرطوبة النسبية. يتم حسابه باستخدام الصيغة. يتم التعبير عن النتيجة كنسبة مئوية (مؤشر موضوعي لأقصى قيمة ممكنة).

تأثير الظروف البيئية

كيف تتغير رطوبة الهواء المطلقة والنسبية مع زيادة درجة الحرارة، على سبيل المثال، من +15 درجة مئوية إلى +25 درجة مئوية؟ ومع ازدياده، يزداد ضغط بخار الماء. وهذا يعني أن المزيد من جزيئات الماء سوف تتناسب مع وحدة الحجم (1 متر مكعب). ونتيجة لذلك، تزداد الرطوبة المطلقة أيضا. سوف تنخفض القيمة النسبية. وذلك لأن المحتوى الفعلي لبخار الماء ظل كما هو، ولكن القيمة القصوى الممكنة زادت. وفقا للصيغة (تقسيم واحد على الآخر وضرب النتيجة بنسبة 100٪)، ستكون النتيجة انخفاض في المؤشر.

كيف تتغير الرطوبة المطلقة والنسبية مع انخفاض درجة الحرارة؟ ماذا يحدث عندما تنخفض درجة الحرارة من +15 درجة مئوية إلى +5 درجة مئوية؟ سوف تنخفض الرطوبة المطلقة. وفقا لذلك، في 1 متر مكعب. الحد الأقصى لكمية خليط الهواء من بخار الماء الذي يمكن احتواؤه أصغر. سيُظهر الحساب باستخدام الصيغة زيادة في المؤشر النهائي - ستزداد نسبة الرطوبة النسبية.

معنى بالنسبة للبشر

إذا كان هناك كمية زائدة من بخار الماء، فإنك تشعر بالاختناق، وإذا كان قليلًا جدًا، فإنك تشعر بجفاف الجلد والعطش. من الواضح أن رطوبة الهواء الرطب أعلى. وإذا كان هناك فائض فإن الماء الزائد لا يحتفظ به في الحالة الغازية ويتحول إلى وسط سائل أو صلب. في الجو يندفع إلى الأسفل، ويتجلى ذلك من خلال هطول الأمطار (الضباب والصقيع). في الداخل، تتشكل طبقة من التكثيف على العناصر الداخلية، ويتساقط الندى على سطح العشب في الصباح.

من الأسهل تحمل الزيادة في درجة الحرارة في غرفة جافة. ومع ذلك، فإن نفس النظام، ولكن عند رطوبة نسبية أعلى من 90٪، يسبب ارتفاع درجة حرارة الجسم بسرعة. يحارب الجسم هذه الظاهرة بنفس الطريقة، حيث يتم إطلاق الحرارة من خلال العرق. ولكن في الهواء الجاف يتبخر (يجف) بسرعة من سطح الجسم. في بيئة رطبة هذا لا يحدث عمليا. الوضع (المريح) الأنسب للشخص هو 40-60٪.

لماذا هذا ضروري؟ في المواد السائبة في الطقس الرطب، ينخفض ​​محتوى المادة الجافة لكل وحدة حجم. هذا الاختلاف ليس كبيرًا جدًا، ولكن مع الكميات الكبيرة يمكن أن "يؤدي" إلى كمية يمكن اكتشافها حقًا.

تتمتع المنتجات (الحبوب والدقيق والأسمنت) بعتبة رطوبة مقبولة يمكن تخزينها عندها دون فقدان الجودة أو الخصائص التكنولوجية. ولذلك، فإن مراقبة المؤشرات والحفاظ عليها عند المستوى الأمثل أمر إلزامي لمرافق التخزين. عن طريق تقليل الرطوبة في الهواء، يتم تحقيق ذلك في تقليلها في المنتجات.

الأجهزة

في الممارسة العملية، يتم قياس الرطوبة الفعلية بواسطة أجهزة قياس الرطوبة. في السابق، كان هناك طريقتان. أحدهما يعتمد على التغيرات في استطالة الشعر (الإنسان أو الحيوان). والآخر يعتمد على الفرق في قراءات مقياس الحرارة في بيئة جافة ورطبة (القياس النفسي).

في مقياس رطوبة الشعر، يتم توصيل مؤشر الآلية بشعرة ممتدة على الإطار. يتغير تبعا لرطوبة الهواء المحيط الخصائص الفيزيائية. الإبرة تنحرف عن القيمة المرجعية. يتم تتبع تحركاتها على نطاق واسع.

الرطوبة النسبيةومن المعروف أن رطوبة الهواء المطلقة تعتمد على درجة الحرارة المحيطة. يتم استخدام هذه الميزة في مقياس النفس. عند التحديد، يتم أخذ القراءات من مقياسين حرارة متجاورين. دورق واحد (جاف) في الظروف العادية. وفي الأخرى (الرطبة) مكفنة بفتيلة متصلة بخزان ماء.

في مثل هذه الظروف، يقيس مقياس الحرارة البيئة مع مراعاة الرطوبة المتبخرة. ويعتمد هذا المؤشر على كمية بخار الماء الموجودة في الهواء. يتم تحديد الفرق في القراءات. يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية باستخدام جداول خاصة.

في مؤخرايتم استخدام أجهزة الاستشعار التي تستخدم التغييرات في الخصائص الكهربائية لبعض المواد على نطاق واسع. لتأكيد النتائج والتحقق من الأدوات، هناك إعدادات مرجعية.

رطوبة الهواء المطلقة والنسبية.

تتميز رطوبة الهواء بالمؤشرات التالية:

أ) الرطوبة المطلقةيمثل كتلة بخار الماء الموجودة في 1 م 3 من الهواء الرطب. عادةً ما يُرمز للرطوبة المطلقة بالرمز ω ويتم قياسها بوحدة جرام/م3. تسمى الرطوبة المطلقة للهواء في حالة التشبع بقدرة الرطوبة ω n. إن قيمة سعة الرطوبة هي دالة لدرجة حرارة الهواء، كما يتبين من الجدول. 1.

الجدول 1

ب) الرطوبة النسبيةالتعريف الصحيح يتبع من قانون دالتون للضغوط الجزئية. ووفقا لهذا القانون، فإن ضغط الهواء الجوي هو مجموع الضغوط الجزئية للهواء الجاف p st وبخار الماء p p

ص ب = ع ست + ص ص (2)

عند درجة حرارة معينة، لا يمكن أن يتجاوز الضغط الجزئي لبخار الماء حدًا معينًا، يُعرف باسم "ضغط التشبع" p n. يكون الضغط الجزئي للأبخرة الموجودة في الهواء دائمًا أقل من أو يساوي ضغط التشبع، أي.

ص ص/ ع ن = φ ≥ 1. (3)

القيمة φ (بالنسبة المئوية)، التي تعبر عن نسبة الضغط الجزئي للأبخرة في الهواء الرطب إلى ضغطها في حالة التشبع عند نفس درجة الحرارة، تسمى الرطوبة النسبيةهواء؛

ووفقاً لهذا التعريف، فإن المحتوى الرطوبي للهواء الرطب هو نسبة كتلة البخار إلى كتلة الجزء الجاف من الهواء

السعة الحراريةيتم تحديد الهواء الرطب، كيلو جول/(كجم ك) بواسطة الصيغة

,

أين دمحتوى الرطوبة، معج – السعة الحرارية للهواء الجاف ، معق = 1.005 كجول / كغ ك

الطاقة الداخلية الكامنةيُشار إلى الهواء الرطب عادةً بـ 1 كجم من الهواء الجاف. يتم اعتبار المحتوى الحراري للهواء الجاف (عند d = 0) عند درجة حرارة 0 0 درجة مئوية كنقطة الصفر، وبالتالي، يمكن أن يكون للمحتوى الحراري للهواء قيم موجبة وسالبة. إنثالبي الهواء الرطب يساوي مجموع إنثالبي الهواء الجاف والبخار،

إن المحتوى الحراري للهواء المرتبط بالتغير في درجة حرارة الهواء يميز التغير في الحرارة المعقولة. عندما يدخل بخار الماء بنفس درجة الحرارة إلى الهواء، الحرارة الكامنة.يزداد المحتوى الحراري للهواء بسبب التغير في المحتوى الحراري للجزء الرطب من الهواء. درجة حرارة الهواء لا تتغير.
ί-دمخطط الهواء الرطب.

لتسهيل الحسابات المتعلقة بالتغيرات في حالة الهواء الرطب، طور البروفيسور L. K. Ramzin بطاقة تعريفرسم تخطيطي للهواء الرطب يتم فيه تصوير التبعيات الناتجة عن القوانين الأساسية لديناميات الغاز بيانياً.

يتيح الرسم التخطيطي تصوير عمليات التغيرات في حالة الهواء الرطب بشكل مرئي، وحل المشكلات العملية بيانياً في حساب أنظمة التهوية وتكييف الهواء، وعمليات التجفيف، والمبخرات، ومبردات الهواء والمنشآت الأخرى، وتسهيلها وتسريعها بشكل كبير. يتم تحقيق سرعة العمليات الحسابية من خلال انخفاض معين في الدقة، وهو أمر مقبول تمامًا لتكنولوجيا التكييف.

بطاقة تعريفتم بناء الرسم البياني لثابت الضغط الجوي. عند الاستخدام بطاقة تعريفباستخدام الرسم البياني، تحتاج إلى معرفة R b المحسوب لمنطقة معينة، والتي تم توحيدها بواسطة SNiP. على أراضي روسيا، تتراوح الضغوط المحسوبة Pb بين 685-760 ملم زئبق. فن. ويتم تطبيعها على فترات 15 ملم زئبق. فن. وفقا لهذا بطاقة تعريفتم تطوير الرسوم البيانية لـ Р b = 685، 700، 715، 730، 745 و 760 ملم زئبق. فن.

بطاقة تعريفتم إنشاء المخطط في نظام الإحداثيات المائل. يتم رسم قيم محتوى رطوبة الهواء عند الضغط الجوي الثابت على محور الإحداثي، ويتم رسم قيم المحتوى الحراري على المحور الإحداثي. خطوط قيم المحتوى الحراري الثابتة أنا= ثابت يتجه بشكل غير مباشر بزاوية 135 درجة. لتقليل حجم المحور دلا يتم رسمه على الرسم البياني، ولكن بدلاً من ذلك يتم رسم خط مساعد بزوايا قائمة على الإحداثي، ويتم عرض مقياس (مقياس) لقيم محتوى الرطوبة عليه من الإحداثي الإحداثي د. على الشبكة الناتجة تتكون من خطوط د= ثابت و أنا= const، يتم رسم متساوي الحرارة والمنحنيات φ = const.

في تكنولوجيا تكييف الهواء معنى سلبييتم أخذ المحتوى الحراري بشكل مشروط بنفس الطريقة درجات الحرارة السلبية. إذا قمنا بقياس درجة الحرارة على مقياس كلفن المطلق، فإن قيمة المحتوى الحراري الصفري تتوافق مع درجة حرارة الصفر المطلق.

متساوي الحرارة هي خطوط مستقيمة، مع متساوي الحرارة ر= 0 يمر عبر الأصل (في بطاقة تعريففي الرسوم البيانية، يتم قياس درجة الحرارة على مقياس مئوية).

عند استخدام الرسم التخطيطي، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الأيسوثرمات ليست متوازية مع بعضها البعض؛ هذا صحيح بشكل خاص في درجات الحرارة المرتفعة. إذا كانت نهايات متساوي الحرارة المرسومة لـ φ = 100% متصلة بمنحنى سلس، فسيتم الحصول على خط الرطوبة النسبية φ = 100%، أو خط التشبع.

خط التشبع φ = 100% يقسم بطاقة تعريفالرسم البياني إلى جزأين. أعلى وعلى يسار هذا الخط توجد نقاط تميز محتوى بخار الماء في الهواء في حالة فرط السخونة. النقاط أدناه و على يمين السطرφ = 100% تميز حالة خليط الهواء والبخار في حالة التشبع الفائق. مع زيادة الضغط الجوي، يتحرك الخط φ = 100% لأعلى، ومع انخفاض الضغط الجوي، فإنه ينتقل لأسفل.

في الهواء، ويتميز بعدد من الكميات. ويدخل الماء الذي يتبخر من السطح عند تسخينه إلى الطبقات السفلى من طبقة التروبوسفير ويتركز فيها. تسمى درجة الحرارة التي يصل عندها الهواء إلى التشبع بالرطوبة لمحتوى معين من بخار الماء وثابت بنقطة الندى.

وتتميز الرطوبة بالمؤشرات التالية:

الرطوبة المطلقة(المطلق اللاتيني - كامل). يتم التعبير عنها بواسطة كتلة بخار الماء في 1 متر من الهواء. تحسب بالجرام من بخار الماء لكل 1 م 3 من الهواء. كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت الرطوبة المطلقة، حيث يتغير المزيد من الماء من السائل إلى البخار عند تسخينه. خلال النهار تكون الرطوبة المطلقة أعلى منها في الليل. فِهرِس الرطوبة المطلقةيعتمد على: في خطوط العرض القطبية، على سبيل المثال، يساوي ما يصل إلى 1 جم لكل 1 م 2 من بخار الماء، عند خط الاستواء يصل إلى 30 جرامًا لكل 1 م 2 في باتومي (، الساحل) الرطوبة المطلقة 6 جم لكل 1 م، وفي فيرخويانسك (، ) - 0.1 جرام لكل 1 م. الغطاء النباتي للمنطقة يعتمد إلى حد كبير على الرطوبة المطلقة للهواء؛

الرطوبة النسبية. هذه هي نسبة كمية الرطوبة الموجودة في الهواء إلى الكمية التي يمكن أن يحتويها عند نفس درجة الحرارة. يتم حساب الرطوبة النسبية كنسبة مئوية. على سبيل المثال، الرطوبة النسبية 70٪. وهذا يعني أن الهواء يحتوي على 70% من كمية البخار التي يمكنه الاحتفاظ بها عند درجة حرارة معينة. إذا كان التغير اليومي للرطوبة المطلقة يتناسب طرديا مع التغير في درجات الحرارة، فإن الرطوبة النسبية تتناسب عكسيا مع هذا الاختلاف. يشعر الشخص بالارتياح بنسبة 40-75٪. الانحراف عن القاعدة يسبب حالة مؤلمة من الجسم.

نادرًا ما يكون الهواء في الطبيعة مشبعًا ببخار الماء، ولكنه يحتوي دائمًا على كمية معينة منه. لم يتم تسجيل رطوبة نسبية في أي مكان على وجه الأرض بنسبة 0%. في محطات الأرصاد الجوية، يتم قياس الرطوبة باستخدام مقياس الرطوبة، بالإضافة إلى استخدام مسجلات - hygrographs؛

الهواء مشبع وغير مشبع. عندما يتبخر الماء من سطح المحيط أو الأرض، لا يستطيع الهواء أن يحمل بخار الماء إلى أجل غير مسمى. هذا الحد يعتمد على. الهواء الذي لم يعد قادرًا على الاحتفاظ بالرطوبة يسمى الهواء المشبع. من هذا الهواء، عند أدنى تبريد، تبدأ قطرات الماء في الظهور في شكل ندى. يحدث هذا لأن الماء، عند تبريده، يتغير من الحالة (البخار) إلى الحالة السائلة. عادة ما يحتوي الهواء الموجود فوق سطح جاف ودافئ على كمية أقل من بخار الماء عما هو عليه عند درجة حرارة معينة. يسمى هذا الهواء غير مشبع. عندما يبرد، لا يتم إطلاق الماء دائمًا. كلما كان الهواء أكثر دفئا، كلما زادت قدرته على امتصاص الرطوبة. على سبيل المثال، عند درجة حرارة -20 درجة مئوية، لا يحتوي الهواء على أكثر من 1 جم/م3 من الماء؛ عند درجة حرارة +10 درجة مئوية - حوالي 9 جم / م 3، وعند +20 درجة مئوية - حوالي 17 جم / م 3 لذلك، مع رطوبة الهواء المرتفعة على ما يبدو في

عن ماذا تتحدث هذه المقالة؟

تعريف

بالإضافة إلى رطوبة الهواء النسبية، هناك أيضا قيمة مثل الرطوبة المطلقة. تسمى كمية بخار الماء لكل وحدة حجم من الهواء بالرطوبة المطلقة. وبما أن الكتلة تؤخذ كوحدة قياس للكمية، وقيمها للبخار في متر مكعب من الهواء صغيرة، فقد كان من المعتاد قياس الرطوبة المطلقة بالجم/م3. وتختلف هذه المؤشرات من أجزاء وحدة القياس إلى أكثر من 30 جم/م3، حسب الوقت من السنة و موقع جغرافيالسطح الذي يتم قياس الرطوبة فوقه.

الرطوبة المطلقة هي المؤشر الرئيسي الذي يميز حالة الهواء، ومقارنة الرطوبة مع درجة الحرارة المحيطة لها أهمية كبيرة لتحديد خصائصها، لأن هذه المعلمات مترابطة. على سبيل المثال، عندما تنخفض درجة الحرارة، يصل بخار الماء إلى حالة التشبع، وبعدها تبدأ عملية التكثيف. وتسمى درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا بنقطة الندى.

أدوات لتحديد الرطوبة المطلقة

يعتمد تحديد قيمة الرطوبة المطلقة على حساباتها بناءً على قراءات مقياس الحرارة. وعلى وجه الخصوص، حسب قراءات مقياس الحرارة أغسطس، المكون من مقياسين للحرارة الزئبقيين - أحدهما جاف والآخر رطب (الصورة أ في الصورة). يؤدي تبخر الماء من السطح بشكل غير مباشر عند ملامسته لطرف الترمومتر إلى انخفاض قراءاته. الفرق بين قراءات كلا مقياسي الحرارة هو أساس معادلة شهر أغسطس، التي تحدد الرطوبة المطلقة. يمكن أن يؤثر تدفق الهواء والإشعاع الحراري على الخطأ في مثل هذه القياسات.

يعتبر مقياس ضغط الدم الطموح الذي اقترحه أسمان أكثر دقة (الصورة ب). لقد تم تصميمه بأنبوب واقي يحد من تأثيرات الإشعاع الحراري ومروحة شفط تعمل على إنشاء تدفق هواء مستقر. يتم تحديد الرطوبة المطلقة من خلال صيغة تعكس اعتمادها على قراءات مقياس الحرارة والضغط الجوي خلال هذه الفترة الزمنية.

قيمة قياس الرطوبة المطلقة

مراقبة قيم الرطوبة المطلقة أمر ضروري في الأرصاد الجوية، حيث تلعب هذه القراءات دورا كبيرا في التنبؤ بالهطول المحتمل. تستخدم مقاييس الضغط النفسي أيضًا في المناجم. تعد الحاجة إلى المراقبة المستمرة للرطوبة المطلقة في العديد من أنظمة الأتمتة شرطًا أساسيًا لتطوير عدادات أكثر حداثة. هذه هي أجهزة الاستشعار الإلكترونية التي تأخذ القياسات اللازمة وتحلل القراءات وتعرض القيمة المحسوبة بالفعل للرطوبة المطلقة.