• Абсолютная влажность. Задачи на определение абсолютной и относительной влажности

    Абсолютная и относительная влажность воздуха

    Абсолютная и относительная влажность воздуха. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги в виде паров. Влажность воздуха в помещениях с естественной вентиляцией обуславливается выделением влаги людьми и растениями в процессе дыхания, испарением бытовой влаги при приготовлении пищи, стирке и сушке белья, а также технологической влагой (в производственных помещениях) и влажностью ограждающих конструкций (в первый год эксплуатации зданий).

    Количество влаги в граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха, называется абсолютной влажностью f, г/м3. Однако для расчетов диффузии пара через ограждающие конструкции количество водяного пара должно оцениваться в единицах давления, что позволяет вычислить движущую силу переноса влаги. С этой целью в строительной теплофизике используется парциальное давление водяного пара е, называемое упругостью водяного пара и выражаемое в Паскалях.

    Парциальное давление увеличивается по мере повышения абсолютной влажности воздуха. Однако оно, как и абсолютная влажность, не может возрастать беспредельно. При определенной температуре и барометрическом давлении воздуха имеет место предельное значение абсолютной влажности воздуха F, г/м3, соответствующее полному насыщению воздуха водяным паром, сверх которого оно не может повышаться. Этой абсолютной влажности воздуха соответствует максимальная упругость водяного пара

    Е, Па, называемая также давлением насыщенного водяного пара. С повышением температуры воздуха Е и F увеличиваются. Следовательно, как е, так и f не дают представления о степени насыщенности воздуха влагой, если не указана температура.

    Чтобы выразить степень насыщения воздуха влагой, вводят понятие относительной влажности воздуха j, %, которая представляет собой отношение парциального давления водяного пара е в рассматриваемой воздушной среде к максимальной упругости водяного пара Е, соответствующее температуре среды j=(e/E)100%.

    Относительная влажность воздуха имеет большое значение при оценке его как в гигиеническом, так и в техническом отношении, j определяет интенсивность испарения влаги с увлажненных поверхностей и в частности с поверхности человеческого тела. Нормальной для человека считается относительная влажность воздуха 30–60%. j определяет процесс сорбции, т. е. процесс поглощения влаги капиллярно-пористыми материалами, находящимися в воздушной среде. Наконец, от j зависит процесс конденсации влаги в воздушной среде (образование туманов) и на поверхности ограждающих конструкций.

    Если повышать температуру воздуха с заданным влагосодержанием, то относительная влажность будет понижаться, поскольку парциальное давление водяного пара е остается постоянным, а максимальная упругость Е увеличивается с повышением температуры.

    При понижении температуры воздуха с заданным влагосодержанием относительная влажность повышается, поскольку при постоянном парциальном давлении водяного пара е максимальная упругость Е уменьшается с понижением температуры. В процессе понижения температуры воздуха при некотором ее значении максимальная упругость водяного пара Е оказывается равной парциальному давлению водяного пара е. Тогда относительная влажность воздуха j будет равна 100% и наступит состояние полного насыщения охлажденного воздуха водяным паром. Эта температура называется температурой точки росы для данной влажности воздуха.

    Вода занимает около 70,8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7% воды. Образно говоря, живые организмы - это одушевленная вода. В атмосфере находится около 13-15 тыс. км 3 воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. Атмосферный водяной пар влияет на погоду и климат Земли.
    Водяной пар в атмосфере. Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, далеко не всегда является насыщенным. Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара.
    Содержание водяного пара в воздухе, т. е. его влажность, можно характеризовать несколькими величинами.
    Плотность водяного пара в воздухе называется абсолютной влажностью . Абсолютная влажность измеряется, следовательно, в килограммах на метр кубический (кг/м 3).
    Парциальное давление водяного пара. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара . Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления - паскалях или миллиметрах ртутного столба.
    Атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонент сухого воздуха (кислорода, азота и т. д.) и водяного пара.
    Относительная влажность . По парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, -относительную влажность .
    Относительной влажностью воздуха называют отношение парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р н.п. насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

    Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%.
    Психрометр. Влажность воздуха измеряют с помощью специальных приборов. Мы расскажем об одном из них - психрометре .
    Психрометр состоит из двух термометров (рис.11.4 ). Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и температура, показываемая термометром, окруженным влажной тканью, ближе к температуре сухого термометра.

    При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур этих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха.
    Значение влажности. От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%).
    Очень важно знать влажность в метеорологии - в связи с предсказанием погоды. Хотя относительное количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты. И наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.
    В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определенная влажность.
    Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.
    Важно знать не абсолютное количество водяного пара в атмосфере, а относительное. Относительную влажность измеряют психрометром.

    Выполнил:

    Тиньков А.Ю.

    Группа 803001207

    Проверила: Алехина Т. Н.

    Оценка: _______

    Отчет по лабораторной работе по физике

    «Определение влажности воздуха психрометрическим методом»

    Контрольные вопросы:

    1) Что такое абсолютная влажность воздуха? В каких единицах она измеряется? Что такое относительная влажность?

    Абсолютная влажность воздуха – величина, числено равная массе водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха при данной температуре. Измеряется обычно в г/м 3.

    Относительная влажность (определение 1) – величина, характеризующая степень насыщенности воздуха водяным паром. Это отношение парциального давления паров, находящихся в воздухе при данной температуре к тому давлению водяных паров, которое насыщало бы воздух при такой же температуре.

    Относительная влажность (определение 2) - отношение количества водяного пара к тому количеству водяного пара, которое воздух может содержать при данной температуре.

    2) Назовите методы определения влажности воздуха. Какой из них является более точным?

    Существует несколько методов определения абсолютной и относительной влажности воздуха. К приборам, с помощью которых измеряют влажность, относятся гигрометры и психрометры.

    Для определения влажности воздуха психрометрическим способом чаще используют психрометр Августа и психрометр Ассмана, принцип действия которых одинаков.

    3) Принцип действия психрометра Ассмана.

    Простейший психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один - обычный сухой термометр, а второй имеет устройство увлажнения. Термометры имеют градуировку с ценой деления 0,1-0,5 градуса. Термодатчик влажного термометра обернут батистом, который находится в сосуде с водой. Вследствие испарения влаги, увлажнённый термометр охлаждается. Для определения относительной влажности снимают показания с сухого и влажного термометров, а далее используют Психрометрическую таблицу. Обычно входными величинами в Психрометрической таблице являются показания сухого термометра и разница температур сухого и влажного термометров. В конструкции прибора для удобства пользования может включаться Психрометрическая таблица. Так же может включаться вентилятор для аспирации воздуха около влажного термометра. При этом скорость аспирации небольшая, обычно 0,5-1 м/с. На показания психрометра влияет также и атмосферное давление, поэтому для точных измерений, в случае отклонения атмосферного давления от номинального, к результатам Психрометрической таблицы добавляют поправку.

    4) Назовите суть психрометрического метода определения влажности воздуха.

    Основан на измерении разности температур сухого и влажного термометров при помощи психрометров Августа и Ассмана. Психрометр Августа состоит из двух одинаковых ртутных термометров с ценой деления 0, 2 С, укрепленных рядом. Ртутный резервуар одного из них плотно обернут кусочком батиста или марли, опущенным в сосуд с чистой водой. С поверхности ткани вода испаряется тем легче, чем меньше в воздухе влаги. По разности показаний двух термометров находят относительную влажность воздуха, используя психрометрические таблицы, прилагаемые к прибору.

    5) Что такое точка росы?

    Температура точки росы газа (точка росы) - это значение температуры газа, ниже которой водяной пар, содержащийся в газе, охлаждаемом изобарически, становится насыщенным над плоской поверхностью воды.

    6) Назовите формулу (7) и определите размерность постоянной психрометра.

    P = P H – A(t - t 1)H

    Размерность постоянной применяемого прибора находится по формуле:

    Ход работы:

    Соблюдая указанные в работе правила, произвел смачивание водой батиста, которым обернут баллончик одного из термометров психрометра. Включил в сеть вентилятор. Проследив за показаниями смоченного термометра установил показание температуры t 1 (=16°C). Установил показание сухого термометра t (=24°C).

    Высчитав разность температур сухого и смоченного термометра (t - t 1) по психрометрической таблице нашел относительную влажность воздуха:

    Зная температуру окружающего воздуха t (=24°C), нашел величину давления ­P 0 ­ (=22,4) насыщенного водяного пара при этой температуре по соответствующей таблице, и по формуле (2) нашел абсолютную влажность воздуха:

    P отн = P 0 *r/100 = 9,4мм.

    Абсолютную влажность воздуха определил по формуле (8):

    P абс = P н – 0,000662 (t – t 1) * H = 9,6 мм.рт.ст.

    Таблица данных:

    P отн (мм)

    Н (мм.рт.ст.)

    Р абс (мм)

    СОДЕРЖАНИЕ: В атмосфере вода содержится в газообразном (водяной пар), капельно­жидком и твердом (кристаллики льда) состояниях. Влажность воздуха - одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Влажность воздуха имеет большое значение при некоторых технологических процессах, лечении ряда болезней, хранении произведений искусства, книг и т. д.

    В атмосфере вода содержится в газообразном (водяной пар), капельно­жидком и твердом (кристаллики льда) состояниях.

    Влажность воздуха - одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Влажность воздуха имеет большое значение при некоторых технологических процессах, лечении ряда болезней, хранении произведений искусства, книг и т. д. Для характеристики влажности воздуха используют несколько понятий.

    Парциальное давление водяного пара (е, Па или мм рт. ст.) - часть общего давления, которая создается водяными парами.

    Абсолютная влажность воздуха (а, г/м) - содержание влаги в единице объема воздуха.

    Если воздух содержит максимальное количество влаги, которое может в нем быть при данной температуре, то парциальное давление водяных паров

    Процесс испарения влаги растениями называется транспирацией.

    в нем равно давлению насыщенных паров воды при данной температуре.

    Давление насыщенных паров воды (Е, мм рт. ст.) при температуре (t,°С) можно найти по формуле:

    lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)

    Относительная влажность (ф, %) - отношение действительного содержания влаги к максимально возможному при заданной температуре.

    Относительная влажность может быть рассчитана как отношение парциального давления к давлению насыщенного пара при заданной температуре:

    Таким образом, относительная влажность дает представление о степени

    насыщения воздуха водяным паром.

    Точка росы (т, С) - температура, до которой нужно охладить воздух, чтобы содержащиеся в нем водяные пары достигли состояния насыщения. Зная точку росы и температуру воздуха, можно определить абсолютную и относительную влажность воздуха.

    Абсолютная влажность воздуха и парциальное давление водяного пара характеризуют содержание водяного пара в воздухе (влагосодержание), а относительная влажность и дефицит насыщения - соотношение между фак­тическим влагосодержанием воздуха и предельно возможным (насыщенным состоянием).

    2.При температуре 25°С абсолютная влажность воздуха - 20 г/м3. Определите относительную влажность воздуха. Необходимые справочные материалы можно найти в учебном пособии

    lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)

    lg Е = 0.622 + 7.5*25/(238+25)=1,33

    ф=(20/22,96)*100%=87,1%

    Ответ: относительная влажность воздуха равна 87,1%

    3.Температура воздуха 40°С, относительная влажность 70%. Определите содержание водяных паров в воздухе (в г/м). Необходимые справочные материалы можно найти в учебном пособии .

    lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)

    е = 50,25*0,7=35,2г/м3

    2.При температуре 40°С абсолютная влажность воздуха - 40 г/м 3 . Определите относительную влажность воздуха. Необходимые справочные материалы можно найти в учебном пособии.

    lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)

    lg Е = 0.622 + 7.5*40/(238+40)=1,7

    ф=(40/50,25)*100%=79,6%

    Ответ: относительная влажность воздуха равна 79,6 %

    3.Температура воздуха 10°С, относительная влажность 70%. Определите содержание водяных паров в воздухе (в г/м 3). Необходимые справочные материалы можно найти в учебном пособии.

    lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)

    lg Е = 0.622 + 7.5*10/(238+10)=1,7