غالبًا ما نسمع من شاشات التلفزيون أو من مكبرات الصوت عن ضغط الهواء والرطوبة. لكن قلة من الناس يعرفون ما تعتمد عليه مؤشراتهم وكيف تؤثر واحدة أو أخرى من قيمهم على جسم الإنسان.

وسائل وطرق التحديد

لتحديد تشبع الهواء ببخار الماء ، يتم استخدام أدوات خاصة: مقياس الضغط الجوي وأجهزة قياس كثافة السوائل. مقياس رطوبة أغسطس عبارة عن شريط به ميزانان حرارة: رطب وجاف.

الأول ملفوف بقطعة قماش مبللة بالماء ، والتي عند تبخيرها تبرد جسدها. بناءً على قراءات موازين الحرارة هذه ، تحدد الجداول الرطوبة النسبية للهواء. هناك العديد من أجهزة قياس كثافة السوائل المختلفة ، ويمكن أن يعتمد عملها على الوزن أو الفيلم أو الكهرباء أو الشعر ، بالإضافة إلى عدد من مبادئ التشغيل الأخرى. في السنوات الاخيرةاكتسبت أجهزة استشعار القياس المتكاملة شعبية. تستخدم الهيدروستات للتحقق من الدقة.

رطوبة الهواء هي خاصية مهمة بيئة. لكن لا يفهم الجميع تمامًا المقصود بتقارير الطقس. والرطوبة المطلقة من المفاهيم ذات الصلة. لا يمكن فهم جوهر أحدهما دون فهم الآخر.

الهواء والرطوبة

يحتوي الهواء على خليط من المواد في الحالة الغازية. الأول هو النيتروجين والأكسجين. لهم في التكوين العام(100٪) تحتوي على ما يقرب من 75٪ و 23٪ من حيث الوزن ، على التوالي. حوالي 1.3٪ أرجون ، وأقل من 0.05٪ ثاني أكسيد الكربون. الباقي (مفقود حوالي 0.005٪ في المجموع) هو الزينون والهيدروجين والكريبتون والهيليوم والميثان والنيون.

هناك أيضًا كمية ثابتة من الرطوبة في الهواء. يدخل الغلاف الجوي بعد تبخر جزيئات الماء من محيطات العالم ، من التربة الرطبة. في مساحة مغلقة ، قد يختلف محتواها عن بيئة خارجيةويعتمد على توافر مصادر إضافية للدخل والاستهلاك.

للحصول على تعريف أكثر دقة للخصائص الفيزيائية والمؤشرات الكمية ، يتم استخدام مفهومين: الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة. في الحياة اليومية ، يتشكل الفائض عند تجفيف الملابس أثناء الطهي. يفرزها الناس والحيوانات عن طريق التنفس ، والنباتات نتيجة تبادل الغازات. في الإنتاج ، يمكن أن يرتبط التغيير في نسبة بخار الماء بالتكثيف أثناء تغيرات درجات الحرارة.

المطلق وملامح استخدام المصطلح

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

ما هو الفرق بين المفهومين؟ بشكل عام ، تشير كل من الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة إلى كمية بخار الماء في الهواء. لكن المؤشر الأول يتم تحديده عن طريق الحساب. يمكن قياس الثانية بالطرق الفيزيائية مع النتيجة بوحدة جم / م 3.

ومع ذلك ، مع تغير درجة الحرارة المحيطة ، تتغير هذه المؤشرات. من المعروف أن أقصى كمية من بخار الماء يمكن احتواؤها في الهواء هي الرطوبة المطلقة. لكن بالنسبة للأوضاع + 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 حسابها باستخدام صيغة. يتم التعبير عن النتيجة كنسبة مئوية (مؤشر موضوعي لأقصى قيمة ممكنة).

تأثير الظروف البيئية

كيف ستتغير الرطوبة المطلقة والنسبية للهواء مع زيادة درجة الحرارة ، على سبيل المثال ، من +15 درجة مئوية إلى +25 درجة مئوية؟ مع زيادته ، يزداد ضغط بخار الماء. هذا يعني أن المزيد من جزيئات الماء سوف تتناسب مع حجم وحدة (1 م 3). نتيجة لذلك ، تزداد الرطوبة المطلقة أيضًا. ثم سينخفض ​​القريب. وذلك لأن محتوى بخار الماء الفعلي ظل عند نفس المستوى ، ولكن زادت القيمة القصوى الممكنة. وفقًا للصيغة (قسمة أحدهما على الآخر وضرب النتيجة بنسبة 100٪) ، ستكون النتيجة انخفاضًا في المؤشر.

كيف ستتغير الرطوبة المطلقة والنسبية مع انخفاض درجة الحرارة؟ ماذا يحدث عندما تنخفض من +15 درجة مئوية إلى +5 درجات مئوية؟ سيؤدي ذلك إلى تقليل الرطوبة المطلقة. تبعا لذلك ، في 1 م 3. يمكن لخليط الهواء من بخار الماء أن يتسع لكمية أقل قدر الإمكان. سيُظهر الحساب وفقًا للصيغة زيادة في المؤشر النهائي - ستزداد النسبة المئوية للرطوبة النسبية.

أهمية بالنسبة للشخص

في حالة وجود كمية زائدة من بخار الماء ، يتم الشعور بالاختناق ، مع نقص وجفاف الجلد والعطش. من الواضح أن رطوبة الهواء الخام أعلى. مع وجود فائض ، لا يتم الاحتفاظ بالماء الزائد في حالة غازية ويمر في وسط سائل أو صلب. في الغلاف الجوي ، يندفع لأسفل ، ويتجلى ذلك في هطول الأمطار (الضباب ، الصقيع). في الداخل ، تتشكل طبقة من المكثفات على العناصر الداخلية ، وتتشكل الندى على سطح العشب في الصباح.

ارتفاع درجة الحرارة أسهل في تحمله في غرفة جافة. ومع ذلك ، فإن نفس الوضع ، ولكن في ظل رطوبة نسبية تزيد عن 90٪ ، يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الجسم بسرعة. يكافح الجسم مع هذه الظاهرة بنفس الطريقة - حيث يتم إطلاق الحرارة مع العرق. لكن في الهواء الجاف ، يتبخر (يجف) بسرعة من سطح الجسم. في بيئة رطبة ، هذا لا يحدث عمليا. أنسب وضع (مريح) للشخص هو 40-60٪.

لما هذا؟ في المواد السائبة في الطقس الرطب ، ينخفض ​​محتوى المادة الجافة لكل وحدة حجم. هذا الاختلاف ليس مهمًا جدًا ، ولكن مع الأحجام الكبيرة يمكن أن "ينتج عنه" مبلغ محدد حقًا.

المنتجات (الحبوب ، الدقيق ، الأسمنت) لها عتبة رطوبة مقبولة يمكن تخزينها عندها دون فقدان الجودة أو الخصائص التكنولوجية. لذلك ، فإن مراقبة المؤشرات والحفاظ عليها في المستوى الأمثل أمر إلزامي لمنشآت التخزين. من خلال تقليل الرطوبة في الهواء ، يتم أيضًا تقليلها في المنتج.

الأجهزة

في الممارسة العملية ، يتم قياس الرطوبة الفعلية باستخدام أجهزة قياس الرطوبة. كان هناك طريقتان. أحدهما يقوم على تغيير قابلية تمدد الشعر (بشري أو حيواني). الآخر يعتمد على الفرق بين قراءات موازين الحرارة في بيئة جافة ورطبة (مقياس نفسي).

في مقياس رطوبة الشعر ، يرتبط سهم الآلية بشعر ممتد على إطار. يتغير تبعًا لرطوبة الهواء المحيط. الخصائص الفيزيائية. ينحرف السهم عن القيمة المرجعية. يتم تتبع تحركاتها على المقياس المطبق.

الرطوبة النسبيةوالرطوبة المطلقة للهواء ، كما هو معروف ، تعتمد على درجة الحرارة المحيطة. تستخدم هذه الميزة في مقياس رطوبة الجو. عند التحديد ، يتم أخذ قراءات ترمومترين متجاورين. دورق واحد (جاف) تحت الظروف العادية. أما الآخر (الرطب) فهو ملفوف بفتيل متصل بخزان ماء.

في ظل هذه الظروف ، يقيس مقياس الحرارة البيئة ، مع مراعاة الرطوبة المتبخرة. وهذا المؤشر يعتمد على كمية بخار الماء في الهواء. يتم تحديد الفرق. يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية بواسطة جداول خاصة.

في في الآونة الأخيرةأجهزة الاستشعار التي تستخدم تغييرات في الخصائص الكهربائية لمواد معينة هي ذات فائدة أكبر. لتأكيد النتائج والتحقق من الأدوات ، هناك إعدادات مرجعية.

الرطوبة المطلقة والنسبية.

تتميز رطوبة الهواء بالمؤشرات التالية:

أ) الرطوبة المطلقةهي كتلة بخار الماء الموجودة في 1 م 3 من الهواء الرطب. عادةً ما يُشار إلى الرطوبة المطلقة بالرمز ω ويتم قياسها بوحدة جرام / م 3. الرطوبة المطلقة للهواء في حالة تشبعه تسمى قدرة الرطوبة ω n. قيمة قدرة الرطوبة هي دالة لدرجة حرارة الهواء ، كما يتضح من الجدول. واحد.

الجدول 1

ب) الرطوبة النسبية، التعريف الصحيح يتبع من قانون دالتون للضغوط الجزئية. وفقًا لهذا القانون ، فإن ضغط الهواء الجوي هو مجموع الضغوط الجزئية للهواء الجاف p St وبخار الماء p p p

ص ب = ف st + 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/ ف ن = φ ≤ 1. (3)

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

وفقًا لهذا التعريف ، فإن محتوى الرطوبة في الهواء الرطب هو نسبة كتلة البخار إلى كتلة الجزء الجاف من الهواء

السعة الحراريةالهواء الرطب ، kJ / (kg · K) تحدده الصيغة

,

أين دمحتوى الرطوبة معج هي السعة الحرارية للهواء الجاف ، معج \ u003d 1.005 كيلو جول / كجم كلفن

الطاقة الداخلية الكامنةيشار إلى الهواء الرطب عادة على أنه 1 كجم من الهواء الجاف. نقطة الصفر هي المحتوى الحراري للهواء الجاف (عند d = 0) مع درجة حرارة 0 0 درجة مئوية. لذلك ، يمكن أن يكون المحتوى الحراري للهواء قيم موجبة وسالبة. المحتوى الحراري للهواء الرطب يساوي مجموع المحتوى الحراري للهواء الجاف والبخار ،

إن المحتوى الحراري للهواء المرتبط بالتغير في درجة حرارة الهواء يميز التغير في الحرارة المعقولة. عندما يدخل بخار الماء مع نفس درجة الحرارة الهواء ، الحرارة الكامنة.في هذه الحالة ، يزداد المحتوى الحراري للهواء بسبب التغير في المحتوى الحراري للجزء الرطب من الهواء. لا تتغير درجة حرارة الهواء.
تي دمخطط الهواء الرطب.

لتسهيل الحسابات المتعلقة بالتغيرات في حالة الهواء الرطب ، طور البروفيسور L.K. Ramzin هوية شخصيةرسم تخطيطي للهواء الرطب ، حيث يتم عرض التبعيات الناتجة عن القوانين الأساسية لديناميكيات الغاز بشكل بياني.

يتيح الرسم التخطيطي إمكانية تصوير عمليات تغيير حالة الهواء الرطب بصريًا ، وحل المشكلات العملية بيانياً في حساب أنظمة التهوية وتكييف الهواء ، وعمليات التجفيف ، والمبخرات ، ومبردات الهواء ، وغيرها من التركيبات ، مما يسهلها ويسرعها بشكل كبير . يتم تحقيق سرعة أداء الحسابات بسبب انخفاض الدقة في بعض ، مقبولة تمامًا لتقنية التكييف.

هوية شخصيةتم بناء الرسم البياني للثابت الضغط الجوي. عند استخدام هوية شخصيةرسم بياني ، تحتاج إلى معرفة R b المقدرة لمنطقة معينة ، والتي يتم تطبيعها بواسطة SNiP. على أراضي روسيا ، تتراوح الضغوط المحسوبة P b بين 685-760 ملم زئبق. فن. وتطبيع مع فاصل زمني 15 ملم زئبق. فن. على هذا النحو هوية شخصيةتم تصميم المخططات لـ R b = 685 و 700 و 715 و 730 و 745 و 760 مم زئبق. فن.

هوية شخصيةالمخطط مبني في نظام إحداثيات مائل. يُظهر الإحداثي قيم محتوى رطوبة الهواء عند ضغط بارومتري ثابت ، ويُظهر التنسيق قيم المحتوى الحراري. خطوط قيم المحتوى الحراري الثابتة أنا= const تذهب بشكل غير مباشر بزاوية 135 درجة. لتقليل حجم المحور دلا يتم رسمه على الرسم البياني ، ولكن بدلاً من ذلك يتم رسم خط إضافي بزوايا قائمة على الإحداثي ، ويتم عرض مقياس (مقياس) لقيم محتوى الرطوبة عليه من الإحداثي د. على الشبكة الناتجة تتكون من خطوط د= const و أنا= const ، متساوي الحرارة والمنحنيات φ = يتم إنشاء const.

في تكنولوجيا تكييف الهواء معنى سلبيالمحتوى الحراري مأخوذ بشروط ، بنفس طريقة درجات حرارة سلبية. إذا قمت بقياس درجة الحرارة على مقياس كلفن المطلق ، فإن القيمة الصفرية للمحتوى الحراري تتوافق مع درجة حرارة الصفر المطلق.

متساوي الحرارة هي خطوط مستقيمة ، مع تساوي الحرارة ر= 0 يمر عبر الأصل (عند هوية شخصيةتقاس درجة الحرارة في المخططات بالدرجة المئوية).

عند تطبيق الرسم البياني ، يجب ألا يغيب عن البال أن متساوي الحرارة لا يتوازيان مع بعضهما البعض ؛ هذا صحيح بشكل خاص في درجات الحرارة العالية. إذا كانت نهايات متساوي الحرارة التي تم إنشاؤها من أجل φ = 100٪ متصلة بمنحنى سلس ، فسيتم الحصول على خط من الرطوبة النسبية φ = 100٪ ، أو خط تشبع.

خط التشبع φ = 100٪ يقسم هوية شخصيةرسم بياني إلى جزأين. أعلى وإلى يسار هذا الخط توجد نقاط تميز محتوى بخار الماء في الهواء في حالة ارتفاع درجة الحرارة. النقاط أدناه على يمين الخطφ = 100٪ تميز حالة خليط بخار الهواء ، والتي تكون في حالة فرط التشبع. مع زيادة الضغط الجوي ، يتحول الخط φ \ u003d 100٪ لأعلى ، وبانخفاض يتحول إلى أسفل.

في الهواء ، تتميز بعدد من الكميات. الماء المتبخر من السطح عند تسخينه يدخل ويتركز في الطبقات السفلى من طبقة التروبوسفير. تسمى درجة الحرارة التي يصل فيها الهواء إلى التشبع بالرطوبة لمحتوى معين من بخار الماء وغير متغيرة نقطة الندى.

تتميز الرطوبة بالمؤشرات التالية:

الرطوبة المطلقة(خطوط الطول - كاملة). يتم التعبير عنها ككتلة بخار الماء في 1 متر من الهواء. يحسب بالجرام من بخار الماء لكل 1 م 3 من الهواء. كلما ارتفعت ، زادت الرطوبة المطلقة ، حيث أن المزيد من الماء يتغير من سائل إلى بخار عند تسخينه. أثناء النهار ، تكون الرطوبة المطلقة أعلى منها في الليل. يعتمد مؤشر الرطوبة المطلقة على: في خطوط العرض القطبية ، على سبيل المثال ، يصل إلى 1 جم لكل 1 م 2 من بخار الماء ، عند خط الاستواء ما يصل إلى 30 جرامًا لكل 1 م 2 في باتومي (، الساحل) الرطوبة المطلقة 6 جم لكل 1 م ، وفي Verkhoyansk (،) - 0.1 جرام لكل 1 متر يعتمد الغطاء النباتي للمنطقة إلى حد كبير على الرطوبة المطلقة للهواء ؛

الرطوبة النسبية. هذه هي نسبة كمية الرطوبة في الهواء إلى الكمية التي يمكنه الاحتفاظ بها عند نفس درجة الحرارة. يتم حساب الرطوبة النسبية كنسبة مئوية. على سبيل المثال ، الرطوبة النسبية 70٪. هذا يعني أن الهواء يحتوي على 70٪ من كمية البخار التي يمكنه الاحتفاظ بها عند درجة حرارة معينة. إذا كان المسار اليومي للرطوبة المطلقة يتناسب طرديًا مع مسار درجات الحرارة ، فإن الرطوبة النسبية تتناسب عكسًا مع هذه الدورة. يشعر الإنسان بالسعادة عندما يساوي 40-75٪. يؤدي الانحراف عن القاعدة إلى حالة مؤلمة من الجسم.

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

الهواء مشبع وغير مشبع. عندما يتبخر الماء من سطح المحيط أو الأرض ، لا يمكن للهواء الاحتفاظ ببخار الماء إلى أجل غير مسمى. هذا الحد يعتمد على. يسمى الهواء الذي لم يعد قادرًا على الاحتفاظ بالرطوبة بالهواء المشبع. من هذا الهواء ، عند أدنى تبريد ، تبدأ قطرات الماء على شكل ندى في الظهور. هذا لأن الماء ، عند تبريده ، يتغير من حالة (بخار) إلى سائل. عادةً ما يحتوي الهواء فوق سطح جاف ودافئ على بخار ماء أقل مما هو عليه عند درجة حرارة معينة. يسمى هذا الهواء غير المشبع. عندما يتم تبريده ، لا يتم إطلاق الماء دائمًا. كلما كان الهواء أكثر دفئًا ، زادت قدرته على امتصاص الرطوبة. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة -20 درجة مئوية ، لا يحتوي الهواء على أكثر من 1 جم / م من الماء ؛ عند درجة حرارة + 10 درجة مئوية - حوالي 9 جم / م 3 ، وعند +20 درجة مئوية - حوالي 17 جم / م

عن ماذا تتحدث هذه المقالة

تعريف

بالإضافة إلى الرطوبة النسبية ، هناك أيضًا قيمة مثل الرطوبة المطلقة. كمية بخار الماء لكل وحدة حجم من الهواء تسمى الرطوبة المطلقة للهواء. نظرًا لأن الكتلة تؤخذ كوحدة قياس الكمية ، وقيمها للبخار في متر مكعب من الهواء صغيرة ، فقد كان من المعتاد قياس الرطوبة المطلقة بوحدة جم / م³. تختلف هذه الأرقام من كسور وحدة القياس إلى أكثر من 30 جم / م 3 ، اعتمادًا على الوقت من السنة و موقع جغرافيالسطح الذي تُقاس عليه الرطوبة.

الرطوبة المطلقة هي المؤشر الرئيسي الذي يميز حالة الهواء ، ومقارنة الرطوبة مع درجة الحرارة المحيطة لها أهمية كبيرة في تحديد خصائصها ، حيث أن هذه المعلمات مترابطة. على سبيل المثال ، عندما تنخفض درجة الحرارة ، يصل بخار الماء إلى حالة التشبع ، وبعد ذلك تبدأ عملية التكثيف. تسمى درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا نقطة الندى.

أدوات لتحديد الرطوبة المطلقة

يعتمد تحديد قيمة الرطوبة المطلقة على حساباته من قراءات مقياس الحرارة. على وجه الخصوص ، وفقًا لقراءات مقياس الضغط النفسي لشهر أغسطس ، والذي يتكون من ميزانين حرارة زئبقيين - أحدهما جاف والآخر رطب (في الشكل ، الصورة أ). يؤدي تبخر الماء من سطح ملامس غير مباشر لطرف مقياس الحرارة إلى انخفاض في قراءاته. الفرق بين قراءات الترمومتر هو أساس صيغة أغسطس التي تحدد الرطوبة المطلقة. يمكن أن يتأثر خطأ هذه القياسات بتدفقات الهواء والإشعاع الحراري.

مقياس رطوبة الشفط الذي اقترحه أسمان أكثر دقة (الصورة ب في الشكل). يتضمن تصميمه أنبوبًا وقائيًا يحد من تأثير الإشعاع الحراري ، ومروحة شفط تخلق تدفقًا ثابتًا للهواء. يتم تحديد الرطوبة المطلقة من خلال صيغة توضح اعتمادها على قراءات موازين الحرارة والضغط الجوي في هذه الفترة الزمنية.

معنى قياسات الرطوبة المطلقة

يعد التحكم في قيم الرطوبة المطلقة أمرًا ضروريًا في علم الأرصاد الجوية ، حيث تلعب هذه القراءات دورًا كبيرًا في توقع هطول الأمطار المحتمل. تستخدم أجهزة قياس ضغط الدم أيضًا في أعمال المناجم. تعد الحاجة إلى المراقبة المستمرة للرطوبة المطلقة في العديد من أنظمة الأتمتة شرطًا أساسيًا لإنشاء عدادات أكثر حداثة. هذه عبارة عن مستشعرات إلكترونية تأخذ القياسات اللازمة وتحلل القراءات وتعرض قيمة الرطوبة المطلقة المحسوبة بالفعل.