Pogosto s televizijskih zaslonov ali iz radijskih zvočnikov slišimo o zračnem tlaku in vlažnosti. Toda malo ljudi ve, od česa so odvisni njihovi kazalniki in kako določene vrednosti vplivajo na človeško telo.

Sredstva in metode določanja

Za določanje nasičenosti zraka z vodno paro se uporabljajo posebni instrumenti: psihrometri in hidrometri. Avgustov psihrometer je palica z dvema termometroma: mokrim in suhim.

Prvi je zavit v krpo, namočeno v vodo, ki ob izhlapevanju ohlaja njegovo telo. Na podlagi odčitkov teh termometrov se iz tabel določi relativna vlažnost zraka. Obstaja veliko različnih hidrometrov; njihovo delovanje lahko temelji na teži, filmu, električnih ali lasnih ter številnih drugih principih delovanja. IN Zadnja leta Integrirani merilni senzorji so postali priljubljeni. Za preverjanje točnosti se uporabljajo hidrostati.

Vlažnost zraka je pomembna značilnost okolju. Vendar vsi ne razumejo popolnoma, kaj pomenijo vremenska poročila. in absolutna vlažnost sta povezana pojma. Ni mogoče razumeti bistva enega, ne da bi razumeli drugega.

Zrak in vlaga

Zrak vsebuje mešanico snovi, ki so v plinastem stanju. Predvsem sta to dušik in kisik. jih noter splošna sestava(100 %) vsebuje približno 75 % oziroma 23 % teže. Približno 1,3 % je argon, manj kot 0,05 % je ogljikov dioksid. Preostanek (manjkajoča količina je skupaj približno 0,005 %) sestavljajo ksenon, vodik, kripton, helij, metan in neon.

V zraku je ves čas tudi nekaj vlage. V ozračje pride po izhlapevanju vodnih molekul iz svetovnih oceanov in iz navlaženih tal. V zaprtem prostoru se lahko njegova vsebina razlikuje od zunanje okolje in je odvisna od razpoložljivosti dodatnih virov dohodka in potrošnje.

Za natančnejšo določitev fizikalnih lastnosti in kvantitativnih kazalcev se uporabljata dva koncepta: relativna vlažnost in absolutna vlažnost. V vsakdanjem življenju presežek nastaja pri sušenju oblačil in pri kuhanju. Ljudje in živali ga izločajo z dihanjem, rastline z izmenjavo plinov. V proizvodnji so lahko spremembe v razmerju vodne pare povezane s kondenzacijo zaradi temperaturnih sprememb.

Absolut in značilnosti uporabe izraza

Kako pomembno je vedeti natančno količino vodne pare v ozračju? Na podlagi teh parametrov se izračuna vremenska napoved, možnost padavin in njihova količina ter poti gibanja front. Na podlagi tega se ugotavljajo tveganja ciklonov in predvsem orkanov, ki lahko resno ogrožajo regijo.

Kakšna je razlika med pojmoma? Skupno jima je, da tako relativna kot absolutna vlažnost merita količino vodne pare v zraku. Toda prvi indikator je določen z izračunom. Drugo lahko merimo s fizikalnimi metodami z rezultatom v g/m 3.

Vendar pa se s spremembami temperature okolja ti kazalniki spremenijo. Znano je, da lahko zrak vsebuje največ določeno količino vodne pare - absolutno vlažnost. Toda za načina +1 °C in +10 °C bodo te vrednosti drugačne.

Odvisnost količinske vsebnosti vodne pare v zraku od temperature je prikazana v indikatorju relativne vlažnosti. Izračuna se po formuli. Rezultat je izražen v odstotkih (objektivni pokazatelj največje možne vrednosti).

Vpliv okoljskih razmer

Kako se bosta absolutna in relativna vlažnost zraka spremenili s povišanjem temperature, na primer iz +15°C na +25°C? Ko se poveča, se poveča tlak vodne pare. To pomeni, da se v prostorninsko enoto (1 kubični meter) prilega več molekul vode. Posledično se poveča tudi absolutna vlažnost. Relativna vrednost se bo zmanjšala. To je zato, ker je dejanska vsebnost vodne pare ostala enaka, največja možna vrednost pa se je povečala. Po formuli (deljenje enega z drugim in pomnožitev rezultata s 100%) bo rezultat zmanjšanje indikatorja.

Kako se bosta absolutna in relativna vlažnost spreminjali z nižanjem temperature? Kaj se zgodi, ko se s +15°C zniža na +5°C? Absolutna vlažnost se bo zmanjšala. V skladu s tem v 1 kubičnem metru. Največja količina zračne mešanice vodne pare, ki se lahko prilega, je manjša. Izračun po formuli bo pokazal povečanje končnega indikatorja - odstotek relativne vlažnosti se bo povečal.

Pomen za ljudi

Če je vodne pare preveč, se počutimo zadušljive, če je premalo, čutimo suho kožo in žejo. Očitno je vlažnost vlažnega zraka višja. Če pride do presežka, se presežek vode ne zadrži v plinastem stanju in preide v tekoč ali trden medij. V ozračju drvi navzdol, kar se kaže s padavinami (megla, slana). V zaprtih prostorih se na notranjih predmetih tvori plast kondenza, zjutraj pa je na površini trave rosa.

Zvišanje temperature je lažje prenašati v suhem prostoru. Vendar enak režim, vendar pri relativni vlažnosti nad 90%, povzroči hitro pregrevanje telesa. Telo se proti temu pojavu bori na enak način – toplota se sprošča z znojem. Toda v suhem zraku hitro izhlapi (izsuši) s površine telesa. V vlažnem okolju se to praktično ne zgodi. Najbolj primeren (udoben) način za osebo je 40-60%.

Zakaj je to potrebno? V razsutih materialih v mokrem vremenu se vsebnost suhe snovi na prostorninsko enoto zmanjša. Ta razlika ni tako bistvena, a pri velikih količinah se lahko "rezultira" v res zaznavno količino.

Izdelki (žito, moka, cement) imajo sprejemljiv prag vlažnosti, pri katerem se lahko skladiščijo brez izgube kakovosti ali tehnoloških lastnosti. Zato je spremljanje kazalnikov in njihovo vzdrževanje na optimalni ravni obvezno za skladišča. Z zmanjševanjem vlage v zraku se doseže zmanjševanje le-te v izdelkih.

Naprave

V praksi se dejansko vlažnost meri z higrometri. Prej sta obstajala dva pristopa. Ena temelji na spremembah v raztegljivosti las (človeških ali živalskih). Drugi temelji na razliki v odčitkih termometra v suhem in vlažnem okolju (psihrometrija).

Pri lasnem higrometru je kazalec mehanizma povezan z lasom, raztegnjenim na okvirju. Spreminja se glede na vlažnost okoliškega zraka fizične lastnosti. Igla odstopa od referenčne vrednosti. Njegovo gibanje se spremlja na tehtnici.

Relativna vlažnost Znano je, da je absolutna vlažnost zraka odvisna od temperature okolja. Ta funkcija se uporablja v psihrometru. Pri določanju se odčitki vzamejo iz dveh sosednjih termometrov. Bučka enega (suha) je v normalnih pogojih. V drugem (mokrem) je ovit v stenj, ki je povezan z rezervoarjem vode.

V takih razmerah termometer meri okolje ob upoštevanju izhlapevajoče vlage. In ta indikator je odvisen od količine vodne pare v zraku. Določi se razlika v odčitkih. Vrednost relativne vlažnosti se določi s pomočjo posebnih tabel.

IN Zadnje čase Senzorji, ki uporabljajo spremembe v električnih karakteristikah določenih materialov, so bolj razširjeni. Za potrditev rezultatov in preverjanje instrumentov obstajajo referenčne nastavitve.

Absolutna in relativna vlažnost zraka.

Za vlažnost zraka so značilni naslednji kazalniki:

A) absolutna vlažnost predstavlja maso vodne pare v 1 m 3 vlažnega zraka. Absolutna vlažnost je običajno označena kot ω in merjena v g/m3. Absolutna vlažnost zraka v nasičenem stanju se imenuje vlaga ω n. Vrednost vlažnosti je funkcija temperature zraka, kot je razvidno iz tabele. 1.

Tabela 1

b) relativna vlažnost, pravilna definicija izhaja iz Daltonovega zakona parcialnih tlakov. Po tem zakonu je atmosferski zračni tlak vsota parcialnih tlakov suhega zraka p st in vodne pare p p

p b = p st + p p. (2)

Pri določeni temperaturi parcialni tlak vodne pare ne more preseči določene meje, znane kot "tlak nasičenja" p n. Parcialni tlak hlapov v zraku je vedno manjši ali enak tlaku nasičenja, tj.

str p/ p n = φ ≤ 1. (3)

Vrednost φ (v odstotkih), ki izraža razmerje med parcialnim tlakom hlapov v vlažnem zraku in njihovim tlakom v stanju nasičenosti pri isti temperaturi, se imenuje relativna vlažnost zrak;

V skladu s to definicijo je vsebnost vlage v vlažnem zraku razmerje med maso pare in maso suhega dela zraka.

Toplotna zmogljivost vlažnega zraka, kJ/(kg K) se določi po formuli

,

Kje d Vsebnost vlage, z c – toplotna kapaciteta suhega zraka , z s =1,005 kJ/kg K

Entalpija Vlažen zrak se običajno imenuje 1 kg suhega zraka. Za ničelno točko se vzame entalpija suhega zraka (pri d = 0) s temperaturo 0 0 C. Zato ima lahko entalpija zraka pozitivne in negativne vrednosti. Entalpija vlažnega zraka je enaka vsoti entalpij suhega zraka in pare,

Entalpija zraka, povezana s spremembo temperature zraka, označuje spremembo zaznavne toplote. Ko vodna para z enako temperaturo vstopi v zrak, latentna toplota. Entalpija zraka se poveča zaradi spremembe entalpije vlažnega dela zraka. Temperatura zraka se ne spreminja.
ί–d diagram vlažnega zraka.

Za lažje izračune, povezane s spremembami v stanju vlažnega zraka, je razvil profesor L. K. Ramzin i-d diagram vlažnega zraka, v katerem so grafično prikazane odvisnosti, ki izhajajo iz osnovnih zakonov plinske dinamike.

Diagram omogoča vizualno prikazovanje procesov sprememb stanja vlažnega zraka, grafično reševanje praktičnih problemov pri izračunu prezračevalnih in klimatskih sistemov, procesov sušenja, uparjalnikov, hladilnikov zraka in drugih naprav, kar jih bistveno olajša in pospeši. Hitrost izračunov je dosežena na račun določenega zmanjšanja natančnosti, kar je za tehnologijo kondicioniranja povsem sprejemljivo.

i-d diagram je zgrajen za konstanto barometrični tlak. Pri uporabi i-d Z uporabo diagrama morate poznati izračunani R b za določeno območje, ki ga standardizira SNiP. Na ozemlju Rusije so izračunani tlaki Pb v območju 685-760 mm Hg. Umetnost. in se normalizirajo v intervalih po 15 mm Hg. Umetnost. Glede na to i-d diagrami so razviti za Р b = 685, 700, 715, 730, 745 in 760 mm Hg. Umetnost.

i-d diagram je zgrajen v poševnem koordinatnem sistemu. Na abscisni osi so narisane vrednosti vsebnosti vlage v zraku pri konstantnem zračnem tlaku, na ordinatni osi pa vrednosti entalpije. Premice konstantnih vrednosti entalpije jaz= const gredo poševno pod kotom 135°. Za zmanjšanje velikosti osi d ni narisana na grafu, temveč je pomožna črta narisana pravokotno na ordinato, nanjo pa je od abscise projicirana lestvica (lestvica) vrednosti vsebnosti vlage d. Na nastalo mrežo, sestavljeno iz črt d= konst in jaz= const, narisane so izoterme in krivulje φ = const.

V klimatski tehniki negativen pomen entalpija se vzame pogojno, na enak način kot negativne temperature. Če merimo temperaturo po absolutni Kelvinovi lestvici, potem vrednost ničelne entalpije ustreza temperaturi absolutne ničle.

Izoterme so ravne črte, z izotermo t= 0 poteka skozi izvor (pri i-d V grafikonih je temperatura merjena na Celzijevi lestvici).

Pri uporabi diagrama je treba upoštevati, da izoterme niso med seboj vzporedne; To še posebej velja pri visokih temperaturah. Če sta konca izoterm, narisanih za φ = 100 %, povezana z gladko krivuljo, dobimo črto relativne vlažnosti φ = 100 % ali črto nasičenosti.

Črta nasičenosti φ = 100 % deli i-d diagram na dva dela. Zgoraj in levo od te črte so točke, ki označujejo vsebnost vodne pare v zraku v pregretem stanju. Spodnje točke in desno od črteφ = 100% označuje stanje mešanice pare in zraka v stanju prenasičenosti. Z naraščanjem zračnega tlaka se črta φ = 100% premakne navzgor, z zmanjšanjem zračnega tlaka pa navzdol.

V zraku, za katerega so značilne številne količine. Voda, ki izhlapi s površine, ko se segrejejo, vstopi in se koncentrira v spodnjih plasteh troposfere. Temperatura, pri kateri zrak doseže nasičenost z vlago za dano in konstantno vsebnost vodne pare, se imenuje rosišče.

Za vlažnost so značilni naslednji kazalniki:

Absolutna vlažnost(latinsko absolutus - popoln). Izraža se z maso vodne pare v 1 m zraka. Izračunano v gramih vodne pare na 1 m3 zraka. Višja kot je temperatura, večja je absolutna vlažnost, saj se več vode pri segrevanju spremeni iz tekočine v paro. Podnevi je absolutna vlažnost višja kot ponoči. Kazalo absolutna vlažnost odvisna od: v polarnih zemljepisnih širinah je na primer enaka do 1 g na 1 m2 vodne pare, na ekvatorju do 30 gramov na 1 m2 v Batumiju (, obala) absolutna vlažnost je 6 g na 1 m, in v Verkhoyansk (, ) - 0,1 grama na 1 m Rastlinski pokrov območja je v veliki meri odvisen od absolutne vlažnosti zraka;

Relativna vlažnost. To je razmerje med količino vlage v zraku in količino, ki jo lahko vsebuje pri isti temperaturi. Relativna vlažnost se izračuna v odstotkih. Na primer, relativna vlažnost je 70%. To pomeni, da zrak vsebuje 70 % količine hlapov, ki jih lahko zadrži pri določeni temperaturi. Če je dnevno nihanje absolutne vlažnosti neposredno sorazmerno z nihanjem temperatur, potem je relativna vlažnost obratno sorazmerno s tem nihanjem. Oseba se počuti dobro pri 40-75%. Odstopanje od norme povzroči boleče stanje telesa.

Zrak v naravi je redko nasičen z vodno paro, vedno pa jo vsebuje nekaj. Nikjer na Zemlji ni bila zabeležena relativna vlažnost 0 %. Na meteoroloških postajah se vlažnost meri z higrometrom, poleg tega se uporabljajo zapisovalniki - higrografi;

Zrak je nasičen in nenasičen. Ko voda izhlapi s površine oceana ali kopnega, zrak ne more zadržati vodne pare za nedoločen čas. Ta meja je odvisna od. Zrak, ki ne more več zadrževati vlage, imenujemo nasičen zrak. Iz tega zraka se ob najmanjši ohladitvi začnejo sproščati kapljice vode v obliki rose. To se zgodi zato, ker voda, ko se ohladi, preide iz stanja (para) v tekoče. Zrak nad suho, toplo površino običajno vsebuje manj vodne pare, kot bi jo bilo pri dani temperaturi. Takšen zrak imenujemo nenasičen. Ko se ohladi, se voda ne sprosti vedno. Toplejši kot je zrak, večja je njegova sposobnost vpijanja vlage. Na primer, pri temperaturi -20 °C zrak ne vsebuje več kot 1 g/m vode; pri temperaturi + 10 ° C - približno 9 g / m3 in pri + 20 ° C - približno 17 g / m3.

O čem govori ta članek?

Opredelitev

Poleg relativne vlažnosti zraka obstaja tudi vrednost, kot je absolutna vlažnost. Količina vodne pare na prostorninsko enoto zraka se imenuje absolutna vlažnost. Ker je masa vzeta kot merska enota količine in so njene vrednosti za paro v kubičnem metru zraka majhne, ​​je bilo običajno meriti absolutno vlažnost v g / m³. Ti kazalci se razlikujejo od delov merske enote do več kot 30 g/m³, odvisno od letnega časa in geografska lega površina, nad katero se meri vlaga.

Absolutna vlažnost je glavni indikator, ki označuje stanje zraka, primerjava vlažnosti s temperaturo okolja pa je zelo pomembna za določanje njegovih lastnosti, saj so ti parametri med seboj povezani. Na primer, ko temperatura pade, vodna para doseže stanje nasičenosti, po katerem se začne proces kondenzacije. Temperatura, pri kateri se to zgodi, se imenuje točka rosišča.

Instrumenti za določanje absolutne vlažnosti

Določitev vrednosti absolutne vlažnosti temelji na njegovih izračunih na podlagi odčitkov termometra. Zlasti glede na odčitke Avgustovega psihrometra, sestavljenega iz dveh živosrebrnih termometrov - od katerih je eden suh in drugi moker (slika A na sliki). Izhlapevanje vode s površine, ki je posredno v stiku s konico termometra, povzroči zmanjšanje njegovih odčitkov. Razlika med odčitki obeh termometrov je osnova Avgustove formule, ki določa absolutno vlažnost. Zračni tokovi in ​​toplotno sevanje lahko vplivajo na napako pri takih meritvah.

Bolj natančen je aspiracijski psihrometer, ki ga je predlagal Assmann (slika B). Zasnovan je z zaščitno cevjo, ki omejuje učinke toplotnega sevanja in aspiracijskim ventilatorjem, ki ustvarja stabilen pretok zraka. Absolutna vlažnost je določena s formulo, ki odraža njeno odvisnost od odčitkov termometra in zračnega tlaka v tem časovnem obdobju.

Merilna vrednost absolutne vlažnosti

Spremljanje vrednosti absolutne vlažnosti je v meteorologiji nujno, saj imajo ti odčitki veliko vlogo pri napovedovanju možnih padavin. Psihrometri se uporabljajo tudi v rudnikih. Potreba po stalnem spremljanju absolutne vlažnosti v številnih sistemih avtomatizacije je predpogoj za razvoj sodobnejših merilnikov. To so elektronski senzorji, ki opravijo potrebne meritve, analizirajo odčitke in prikažejo že izračunano vrednost absolutne vlažnosti.