Fizikos formulė santykinė drėgmė. Absoliuti ir santykinė oro drėgmė

Vienas iš labai svarbių mūsų atmosferos rodiklių. Jis gali būti absoliutus arba santykinis. Kaip matuojama absoliuti drėgmė Ir kokia to formulė? Apie tai galite sužinoti perskaitę mūsų straipsnį.

Oro drėgmė – kas tai?

Kas yra drėgmė? Tai yra vandens kiekis, esantis bet kuriame fiziniame kūne ar terpėje. Šis indikatorius tiesiogiai priklauso nuo pačios terpės ar medžiagos pobūdžio, taip pat nuo poringumo laipsnio (jei Mes kalbame ant kietų medžiagų). Šiame straipsnyje kalbėsime apie konkrečią drėgmės rūšį – apie oro drėgmę.

Iš chemijos kursų visi puikiai žinome, kad atmosferos orą sudaro azotas, deguonis, anglies dioksidas ir kai kurios kitos dujos, kurios sudaro ne daugiau kaip 1% visos masės. Tačiau be šių dujų ore taip pat yra vandens garų ir kitų priemaišų.

Drėgmė yra vandens garų kiekis, kuris Šis momentas(ir šioje vietoje) yra oro masėje. Tuo pačiu metu meteorologai išskiria dvi jo vertes: tai absoliuti ir santykinė drėgmė.

Oro drėgnumas yra viena iš svarbiausių Žemės atmosferos savybių, kuri turi įtakos vietinių orų pobūdžiui. Reikėtų pažymėti, kad drėgmė atmosferos oras nėra tas pats - tiek vertikalioje pjūvyje, tiek horizontalioje (platuminėje). Taigi, jei subpolinėse platumose santykiniai oro drėgmės rodikliai (žemutiniame atmosferos sluoksnyje) yra apie 0,2–0,5%, tai tropinėse platumose - iki 2,5%. Toliau išsiaiškinsime, kas yra absoliuti ir santykinė drėgmė. Taip pat apsvarstykite, koks skirtumas tarp šių dviejų rodiklių.

Absoliuti drėgmė: apibrėžimas ir formulė

Išvertus iš lotynų kalbos, žodis absolutus reiškia „pilnas“. Remiantis tuo, išryškėja sąvokos „absoliuti oro drėgmė“ esmė. Ši vertė, kuri parodo, kiek gramų vandens garų iš tikrųjų yra viename kubinis metras specifinė oro masė. Paprastai šis rodiklis žymimas lotyniška raide F.

G/m 3 yra matavimo vienetas, kuriuo apskaičiuojama absoliuti drėgmė. Jo apskaičiavimo formulė yra tokia:

Šioje formulėje raidė m žymi vandens garų masę, o raidė V – tam tikros oro masės tūrį.

Absoliučios drėgmės vertė priklauso nuo kelių veiksnių. Visų pirma, tai yra oro temperatūra ir advekcinių procesų pobūdis.

Santykinė drėgmė

Dabar apsvarstykite, kas yra santykinė oro drėgmė. Tai yra santykinė vertė, parodanti, kiek drėgmės yra ore, palyginti su didžiausiu galimu vandens garų kiekiu šioje oro masėje esant tam tikrai temperatūrai. Santykinė oro drėgmė matuojama procentais (%). Ir būtent šį procentą dažnai galime sužinoti orų prognozėse ir orų ataskaitose.

Taip pat verta paminėti tokią svarbią sąvoką kaip rasos taškas. Tai yra didžiausio galimo oro masės prisotinimo vandens garais reiškinys (šio momento santykinė drėgmė yra 100%). Tokiu atveju drėgmės perteklius kondensuojasi ir susidaro kritulių, rūkas ar debesys.

Oro drėgmės matavimo metodai

Moterys žino, kad padidėjusį drėgnumą atmosferoje galite pastebėti išpūstų plaukų pagalba. Tačiau yra ir kitų, tikslesnių, metodų ir techninių priemonių. Tai yra higrometras ir psichrometras.

Pirmasis higrometras buvo sukurtas XVII a. Vienas iš šio prietaiso tipų yra pagrįstas būtent plaukų savybėmis keisti jų ilgį, keičiantis aplinkos drėgmei. Tačiau šiandien yra ir elektroninių higrometrų. Psichrometras yra specialus prietaisas, turintis drėgną ir sausą termometrą. Pagal jų rodiklių skirtumą ir nustatyti drėgmę tam tikru momentu.

Oro drėgnumas kaip svarbus aplinkos rodiklis

Manoma, kad jis yra optimalus Žmogaus kūnas santykinė oro drėgmė yra 40–60%. Drėgmės rodikliai taip pat labai veikia žmogaus oro temperatūros suvokimą. Taigi, esant žemai drėgmei, mums atrodo, kad oras yra daug šaltesnis nei realybėje (ir atvirkščiai). Štai kodėl keliautojai mūsų planetos atogrąžų ir pusiaujo platumose taip stipriai išgyvena karštį ir karštį.

Šiandien yra specialūs oro drėkintuvai ir sausintuvai, kurie padeda žmogui reguliuoti oro drėgmę uždarose patalpose.

Pagaliau...

Taigi absoliuti oro drėgmė yra svarbiausias rodiklis, kuri suteikia mums supratimą apie būseną ir ypatybes oro masės. Šiuo atveju būtina mokėti atskirti šią vertę nuo santykinės drėgmės. Ir jei pastarasis rodo ore esančių vandens garų proporciją (procentais), tai absoliuti drėgmė yra tikrasis vandens garų kiekis gramais viename kubiniame oro kubiniame metre.

Bendra informacija

Drėgmė priklauso nuo medžiagos pobūdžio ir viduje kietosios medžiagos, be to, nuo šlifavimo ar poringumo laipsnio. Chemiškai surišto, vadinamojo konstitucinio vandens, pavyzdžiui, hidroksidų, išsiskiriančių tik cheminio skaidymosi metu, taip pat kristalinio hidratuoto vandens kiekis į drėgmės sąvoką neįeina.

Matavimo vienetai ir drėgmės sąvokos apibrėžimo ypatumai

• Drėgmė paprastai apibūdinama vandens kiekiu medžiagoje, išreikštu procentais (%) nuo pradinės drėgnos medžiagos masės ( masės drėgmė) arba jo tūris ( tūrinė drėgmė).

• Drėgmę taip pat galima apibūdinti drėgmės kiekiu arba absoliuti drėgmė- vandens kiekis sausos medžiagos dalies masės vienetui. Šis drėgmės apibrėžimas plačiai naudojamas medienos kokybei įvertinti.

Šią vertę ne visada galima tiksliai išmatuoti, nes kai kuriais atvejais neįmanoma pašalinti viso antikonstitucinio vandens ir pasverti objektą prieš ir po šios operacijos.

• Santykinė drėgmė apibūdina drėgmės kiekį, palyginti su maksimalus skaičius drėgmė, kuri gali būti termodinaminės pusiausvyros būsenoje esančioje medžiagoje. Santykinė oro drėgmė paprastai matuojama procentais nuo maksimumo.

Nustatymo metodai

Titratorius Karlas Fischeris.

Daugelio gaminių, medžiagų ir kt. drėgmės laipsnio nustatymas svarbą. Tik esant tam tikrai drėgmei daugelis kūnų (grūdų, cemento ir kt.) tinka tam tikslui, kuriam jie yra skirti. Gyvūnų ir augalų organizmų gyvybinė veikla galima tik esant tam tikroms drėgmės ir santykinės oro drėgmės riboms. Drėgmė gali sukelti didelę prekės svorio paklaidą. Kilogramuose cukraus arba grūdų, kurių drėgnumas 5% ir 10%, bus skirtingą sumą sauso cukraus arba grūdų.

Drėgmės matavimas nustatomas išdžiovinus drėgmę ir titruojant drėgmę pagal Karlą Fischerį. Šie metodai yra pirminiai. Be jų, sukurta daug kitų, kurie kalibruojami pagal drėgmės matavimų rezultatus pirminiais metodais ir pagal standartinius drėgmės mėginius.

Oro drėgnumas

Oro drėgnumas – tai vertė, apibūdinanti vandens garų kiekį įvairiose Žemės atmosferos dalyse.

Drėgmė – vandens garų kiekis ore; vienas is labiausiai esmines savybes oras ir klimatas.

Drėgmė žemės atmosferoje labai skiriasi. Taip, at žemės paviršiaus vandens garų kiekis ore vidutiniškai svyruoja nuo 0,2 % tūrio didelėse platumose iki 2,5 % tropikuose. Garų slėgis poliarinėse platumose yra mažesnis nei 1 mb žiemą (kartais tik šimtosios mb) ir vasarą mažesnis nei 5 mb; tropikuose jis padidėja iki 30 mb, o kartais ir daugiau. Sub atogrąžų dykumos garų slėgis sumažinamas iki 5-10 mb.

Absoliutus oro drėgnumas (f) yra vandens garų kiekis, esantis 1 m³ oro:

f = (vandens garų masė ore) / (drėgno oro tūris)

Dažniausiai naudojamas absoliučios drėgmės vienetas: (f) = g/m³

Santykinė drėgmė (φ) yra dabartinės absoliučios drėgmės ir didžiausios absoliučios drėgmės tam tikroje temperatūroje santykis (žr. lentelę).

φ = (absoliuti drėgmė) / (didžiausia drėgmė)

Santykinė oro drėgmė paprastai išreiškiama procentais. Šie dydžiai yra susiję vienas su kitu tokiu ryšiu:

φ = (f × 100) / fmaks

Santykinė oro drėgmė yra labai didelė pusiaujo zona(vidutiniškai per metus iki 85% ir daugiau), taip pat poliarinėse platumose ir žiemą vidutinių platumų žemynuose. Vasarą musoniniams regionams būdinga didelė santykinė drėgmė. Žemos santykinės drėgmės vertės stebimos subtropinėse ir atogrąžų dykumose, o žiemą - musoniniuose regionuose (iki 50% ir žemiau).

Didėjant aukščiui, drėgmė greitai mažėja. 1,5-2 km aukštyje garų slėgis yra vidutiniškai perpus mažesnis nei žemės paviršiuje. Troposfera sudaro 99% atmosferos vandens garų. Vidutiniškai per kiekvieną kvadratinis metrasŽemės paviršiuje ore yra apie 28,5 kg vandens garų.

Literatūra

Usoltsevas V. A. Oro drėgmės matavimas, L., 1959 m.

Dujų drėgmės matavimo vertės

Drėgmės kiekiui ore nurodyti naudojami šie dydžiai:

Absoliuti oro drėgmė – tai vandens garų masė, esanti oro tūrio vienete, t.y. ore esančių vandens garų tankis, [g/m³]; atmosferoje svyruoja nuo 0,1-1,0 g/m³ (žemynuose žiemą) iki 30 g/m³ ar daugiau (pusiaujo zonoje); didžiausia oro drėgmė (sotumo riba) vandens garų kiekis, kuris gali būti ore esant tam tikrai temperatūrai, esant termodinaminei pusiausvyrai (didžiausia oro drėgmės reikšmė tam tikroje temperatūroje), [g/m³]. Didėjant oro temperatūrai, padidėja jo maksimali drėgmė; garų slėgio slėgis, kurį sukelia ore esantys vandens garai (vandens garų slėgis kaip dalis Atmosferos slėgis), [Pa]; drėgmės deficito skirtumas tarp slėgio sočiųjų garų ir garų slėgis [Pa], ty tarp didžiausios ir absoliučios oro drėgmės [g/m³]; santykinis garų slėgio ir sočiųjų garų slėgio santykis, t. y. absoliutus oro drėgnumas ir didžiausias [% santykinis drėgnis]; dujų rasos taško temperatūra, kai dujos yra prisotintos vandens garais °C . Santykinė dujų drėgmė yra 100%. Toliau įtekėjus vandens garams arba atvėsus orui (dujoms), susidaro kondensatas. Taigi, nors rasa nenukrenta esant –10 ar –50 °C, ji nukrenta

Kalbant apie mūsų sveikatą, pirmiausia reikia žinoti santykinę oro drėgmę ir jos nustatymo formulę. Tačiau nebūtina žinoti tikslios formulės, bet ji bent jau nėra bloga bendrais bruožaisįsivaizduokite, kas tai yra, kam matuoti drėgmę namuose ir kokiais būdais tai galima padaryti.

Kokia turėtų būti optimali drėgmė

Ypač didelę reikšmę turi drėgmė patalpoje, kurioje žmogus dirba, leidžia laisvalaikį ar miega. Mūsų kvėpavimo organai suprojektuoti taip, kad per sausas arba vandens garų prisotintas oras būtų jiems žalingas. Todėl yra valstybiniai standartai, kurie reguliuoja, kokia turi būti drėgmė patalpoje.

Optimali drėgmės zona

Apskritai yra apie keliolika būdų, kaip kontroliuoti oro drėgmę ir sugrąžinti ją į normalią. Taip bus sukurtos palankiausios sąlygos mokytis, miegoti, sportuoti, padidės darbingumas ir pagerės savijauta.

ORO DRĖGMĖ. RASOS TAŠKAS.

ORO DRĖGMENĖS NUSTATYMO INSTRUMENTAI.

1. Atmosfera.

Atmosfera yra dujinis Žemės apvalkalas, daugiausia susidedantis iš azoto (daugiau nei 75%), deguonies (šiek tiek mažiau nei 15%) ir kitų dujų. Apie 1% atmosferos sudaro vandens garai. Iš kur jis atsiranda atmosferoje?

Didelė ploto dalis pasaulis užima jūras ir vandenynus, nuo kurių paviršiaus nuolat garuoja vanduo bet kokioje temperatūroje. Vandens išsiskyrimas vyksta ir gyviems organizmams kvėpuojant.

Vandens garų kiekis ore turi įtakos orams, žmonių savijautai, technologinių procesų eigai gamyboje, muziejaus eksponatų saugumui, grūdų saugai sandėliuose. Todėl labai svarbu patalpoje kontroliuoti oro drėgmės laipsnį ir galimybę, jei reikia, jį keisti.

2. Absoliuti drėgmė.

absoliuti drėgmė oru vadinamas vandens garų kiekis, esantis 1 m 3 oro (vandens garų tankis).

arba , kur

m – vandens garų masė, V – oro, kuriame yra vandens garų, tūris. P - dalinis vandens garų slėgis, μ - molinė masė vandens garai, T yra jo temperatūra.

Kadangi tankis yra proporcingas slėgiui, absoliučią drėgmę taip pat galima apibūdinti daliniu vandens garų slėgiu.

3.Santykinė oro drėgmė.

Oro drėgmės ar sausumo laipsniui įtakos turi ne tik jame esančių vandens garų kiekis, bet ir oro temperatūra. Net jei vandens garų kiekis yra vienodas, žemesnėje temperatūroje oras atrodys drėgnesnis. Štai kodėl šaltoje patalpoje jaučiamas drėgmės jausmas.

Taip yra todėl, kad esant aukštesnei temperatūrai, ore gali būti didesnis maksimalus vandens garų kiekis ir yra ore, kai yra garų turtingas. Taigi, maksimalus vandens garų kiekis, kuris gali būti 1 m 3 tam tikros temperatūros oro vadinamas sočiųjų garų tankis tam tikroje temperatūroje.

Sočiųjų garų tankio ir dalinio slėgio priklausomybę nuo temperatūros galima rasti fizikinėse lentelėse.

Atsižvelgdami į šią priklausomybę, padarėme išvadą, kad objektyvesnė oro drėgmės charakteristika yra santykinė drėgmė.

santykinė drėgmė vadinamas absoliučios oro drėgmės ir garų kiekio, reikalingo tam tikroje temperatūroje prisotinti 1 m 3 oro, santykiu.

ρ – garų tankis, ρ 0 – sočiųjų garų tankis tam tikroje temperatūroje, o φ – santykinis oro drėgnumas tam tikroje temperatūroje.

Santykinę drėgmę taip pat galima nustatyti pagal dalinį garų slėgį

P – dalinis garų slėgis, P 0 – sočiųjų garų dalinis slėgis tam tikroje temperatūroje, o φ – santykinis oro drėgnumas tam tikroje temperatūroje.

4. Rasos taškas.

Jei oras, kuriame yra vandens garų, atšaldomas izobariškai, tai prie tam tikros temperatūros vandens garai tampa sotūs, nes mažėjant temperatūrai mažėja didžiausias galimas vandens garų tankis ore esant tam tikrai temperatūrai, t.y. garų tankis mažėja. Toliau mažėjant temperatūrai, vandens garų perteklius pradeda kondensuotis.

Temperatūra kuriai esant tam tikras vandens garų kiekis ore tampa prisotintas vadinamas rasos taškas.

Šis pavadinimas siejamas su gamtoje stebimu reiškiniu – rasa. Rasa paaiškinama taip. Dieną įvairiuose rezervuaruose sušyla oras, žemė ir vanduo. Dėl to intensyviai išgaruoja vanduo nuo rezervuarų ir dirvožemio paviršiaus. Dienos temperatūroje ore esantys vandens garai yra nesotūs. Naktį, o ypač ryte, nukrenta oro ir žemės paviršiaus temperatūra, vandens garai tampa sotūs, vandens garų perteklius kondensuojasi ant įvairių paviršių.

Δρ yra drėgmės perteklius, kuris išsiskiria, kai temperatūra nukrenta žemiau rasos taško.

Rūkas turi tą patį pobūdį. Rūkas – tai mažiausi vandens lašeliai, susidarantys kondensuojantis garams, bet ne žemės paviršiuje, o ore. Lašeliai tokie maži ir lengvi, kad gali pakibti ore. Ant šių lašelių išsisklaido šviesos spinduliai, oras tampa neskaidrus, t.y. matomumas sunkus.

Greitai atvėsus orui, garai, prisotinti, gali, aplenkdami skystąją fazę, iš karto patekti į kietą medžiagą. Tai paaiškina šalčio atsiradimą ant medžių. Kai kurie įdomūs optiniai reiškiniai danguje (pavyzdžiui, aureolė) sukelia saulės ar mėnulio spindulių prasiskverbimas per plunksninius debesis, susidedančius iš mažyčių ledo kristalų.

5.Drėgmės nustatymo instrumentai.

Paprasčiausi prietaisai drėgmei nustatyti – įvairaus dizaino higrometrai (kondensato, plėvelės, plaukų) ir psichrometras.

Veikimo principas kondensacijos higrometras remiantis rasos taško matavimu ir iš jo nustatant absoliučią drėgmę patalpoje. Žinodami temperatūrą patalpoje ir šią temperatūrą atitinkantį tankį sočiųjų garų Raskite santykinę oro drėgmę.

Veiksmas plėvelės ir plaukų higrometrai susijęs su biologinių medžiagų elastinių savybių pasikeitimu. Padidėjus drėgmei, jų elastingumas mažėja, plėvelė ar plaukai ištempiami į didesnį ilgį.

Psichrometras susideda iš dviejų termometrų, iš kurių viename bakas su alkoholiu yra apvyniotas drėgnu skudurėliu. Kadangi iš audinio nuolat išgaruoja drėgmė ir dėl to pasišalina šiluma, šio termometro rodoma temperatūra visą laiką bus žemesnė. Kuo mažiau drėgnas oras patalpoje, tuo intensyvesnis garavimas, termometras su šlapiu rezervuaru labiau vėsina ir rodo žemesnę temperatūrą. Pagal temperatūrų skirtumą tarp sausų ir drėgnų termometrų, naudodami atitinkamą psichrometrinę lentelę, nustatykite santykinę oro drėgmę tam tikroje patalpoje.

… kaip santykinė oro drėgmė veikia vandens pagrindo dažų ir lakų džiūvimo parametrus?

Santykinė oro drėgmė – turi didelę įtaką tiek vandens džiovinimo greičiui, tiek baigtumui dažymas.

Santykinė oro drėgmė yra parametras, nurodantis, kiek daugiau vandens oras nori priimti garų pavidalu.

Santykinė drėgmė

Santykinė drėgmė – tai vandens garų kiekio ore santykis su didžiausiu galimu garų kiekiu tam tikroje temperatūroje.

Iš apibrėžimo bent jau tampa aišku, kad ore gali būti tik ribotas vandens kiekis ir šis kiekis priklauso nuo temperatūros.

Kai oro drėgnumas yra 100%, tai reiškia, kad ore yra didžiausias galimas vandens garų kiekis ir oras negali priimti daugiau. Kitaip tariant, tokiomis sąlygomis vandens išgaruoti neįmanoma.

Kuo mažesnė santykinė oro drėgmė, tuo daugiau vandens gali virsti garais ir tuo didesnis garavimo greitis. Tačiau šis procesas nėra begalinis – jei garavimas vyksta uždaroje erdvėje (pavyzdžiui, džiovykloje nėra gaubto), tai tam tikru momentu garavimas sustos.

Absoliuti drėgmė

Lentelėje pateikiamos absoliučios oro drėgmės vertės, kai santykinė drėgmė yra 100% mus dominančiame temperatūros diapazone, ir santykinės drėgmės parametro elgsena kylant temperatūrai.

Iš aukščiau pateiktų duomenų matyti, kad išlaikant absoliučios drėgmės reikšmę, kylant temperatūrai, santykinės drėgmės reikšmė mažėja.

Maksimalios absoliučios drėgmės reikšmė esant tam tikrai temperatūrai leidžia apskaičiuoti džiovyklos efektyvumą, o tiksliau – džiovyklos neefektyvumą be priverstinio vėdinimo.

Tarkime, turime džiovyklą – kambarį 7 x 4 ir 3 metrų aukščio, tai yra 84 kubiniai metrai. Ir tarkime, kad šioje patalpoje norime išdžiovinti 100 vienetų PVC langų profilių arba 160 fasadinių plokščių stiklo arba pluoštinio cemento plokščių, kurių dydis 600 x 600 mm; kuris yra apie 60 kv.m. paviršiai.

Tokiam paviršiui dažyti bus sunaudoti 6 litrai dažų; Kad dažai visiškai išdžiūtų, turi išgaruoti maždaug 2 litrai vandens. Tuo pačiu metu, pagal lentelę, esant 20 ° C temperatūrai, 84 kub. ore gali būti ne daugiau kaip 1,5 litro vandens.

Tai yra, net jei ore iš pradžių buvo nulis absoliučios drėgmės, vandens pagrindo dažai šioje patalpoje neišdžius be priverstinės ventiliacijos.

Santykinės drėgmės mažinimas

Kadangi vandens pagrindo dažų polimerizacijai būtina sąlyga yra visiškas vandens išgarinimas, tuomet santykinės oro drėgmės reikšmė turi didelę įtaką džiūvimo greičiui ir netgi polimerinės dangos veikimui.

Bet tai nėra taip baisu, kaip gali atrodyti. Pavyzdžiui, jei įvesite 100% santykinės drėgmės ir 5°C temperatūros lauko orą ir pašildysite iki 15°C, oro santykinė drėgmė bus tik 53%.

Drėgmė iš oro nedingo, tai yra absoliuti drėgmė nepasikeitė, tačiau oras pasiruošęs priimti dvigubai daugiau vandens nei esant žemai temperatūrai.

Tai yra, norint gauti priimtinus dažų džiovinimo parametrus, nereikia naudoti oro sausintuvų ar kondensatorių – pakanka pakelti temperatūrą aukščiau aplinkos temperatūros.

Kuo didesnis lauko oro ir į džiovyklą tiekiamo oro temperatūrų skirtumas, tuo mažesnė pastarosios santykinė drėgmė.