Влажность воздуха. точка росы
Известно, что атмосфера Земли состоит из смеси газов (азота, кислорода и т. п.) и водяного пара. Его содержание в атмосфере характеризуется влажностью воздуха.
Количественная его оценка определяется абсолютной и относительной величинами.
Масса водяного пара, который находится при данной температуре в 1 м3 воздуха, характеризует его абсолютную влажность.
Фактически это плотность водяного пара в воздухе при определенной температуре, ведь m / V = ρ.
Влажность воздуха существенно влияет на развитие флоры и фауны на Земле, жизнь человека. Влажность зависит от многих факторов — физического состояния атмосферы, температуры, близости морей и океанов, других водоемов и т. д.
Согласно закону Дальтона наличие водяного пара в атмосфере вызывает парциальное давление, которое связано с плотностью водяного пара ρ соотношением, следующим из уравнения Менделеева-Клапейрона:
p = ρRT / M,
где R — универсальная газовая постоянная, T — температура воздуха, M — его молярная масса. Следовательно, парциальное давление водяного пара может также характеризовать абсолютную влажность воздуха.
Абсолютную влажность воздуха, выраженную через парциальное давление, иногда называют упругостью водяного пара.
Абсолютная влажность воздуха не дает возможности оценить степень насыщения воздуха водяным паром. Поэтому на практике используют относительную характеристику влажности воздуха.
Относительная влажность — это отношение парциального давления водяного пара p при данной температуре к давлению насыщенного пара при той же температуре pн:
φ = (p / pн) • 100%.
Как правило, относительную влажность выражают в процентах.
Таким образом, чтобы определить относительную влажность воздуха, необходимо знать парциальное давление пара при данной температуре и давление насыщенного пара при этой же температуре.
Парциальное давление пара при данной температуре можно найти, определив точку росы.
Пусть при определенной температуре воздуха t1 (рис. 3.4) водяной пар имеет парциальное давление p1 (точка A).
Если воздух охлаждать при том же давлении, то пар будет приближаться к состоянию насыщения, поскольку он зависит от температуры — чем она ниже, тем меньше будет давление насыщенного пара. В точке B водяной пар становится насыщенным, начинает конденсироваться; говорят, выпадает роса.
Температура tр, до которой следует изобарно охладить воздух данной влажности, чтобы водяной пар стал насыщенным, называется точкой росы.
Зная температуру точки росы, с помощью таблицы можно определить парциальное давление водяного пара воздуха — оно равно давлению насыщенного пара при температуре, равной точке росы.
Таблица 1. Давление и плотность насыщенного водяного пара
Относительную влажность воздуха можно определить также по соответствующим значениям плотности водяного пара при температуре точки росы tp и плотности насыщенного водяного пара рн при температуре воздуха.
Влажность воздуха измеряют с помощью гигрометров или психрометра (рис. 3.5), используя таблицу влажности.
