EingangAbsolute und relative Luftfeuchtigkeit. Absolute und relative Luftfeuchtigkeit. Taupunkt. Schätzung der relativen Luftfeuchtigkeit
Zur Charakterisierung der Luftfeuchtigkeit werden folgende Werte verwendet: absolute, maximale und relative Feuchte, Sättigungsdefizit, Taupunkt.
absolute Feuchtigkeit Nennen Sie die Menge an Wasserdampf in Gramm, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in 1 m³ Luft enthalten ist.
Maximale Luftfeuchtigkeit ist die Wasserdampfmenge in Gramm, die in 1 m³ Luft zum Zeitpunkt der vollständigen Sättigung enthalten ist.
relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der absoluten Feuchtigkeit zum Maximum, ausgedrückt in Prozent.
Sättigungsmangel ist die Differenz zwischen maximaler und absoluter Luftfeuchtigkeit.
Taupunkt - die Temperatur, bei der die absolute Feuchtigkeit maximal ist.
Bei der Beurteilung der Luftfeuchtigkeit ist der Wert der relativen Luftfeuchte von größter Bedeutung.
Die relative Luftfeuchtigkeit kann mit einem Hygrometer oder Psychrometer gemessen werden. Basis Hygrometer ist ein entfettetes menschliches Haar, das durch einen Block mit einem Pfeil verbunden ist, der sich entlang einer Skala bewegt. Das Haar verlängert sich mit zunehmender Luftfeuchtigkeit und wird kürzer, wenn es abnimmt.
Psychrometer bestehen aus zwei identischen Thermometern (Quecksilber oder Alkohol), der Tank des einen ist mit einem Tuch bedeckt, das mit destilliertem Wasser vorbefeuchtet ist. Wenn das Wasser verdunstet, kühlt der Tank ab. Die Temperaturdifferenz wird zur Beurteilung der Luftfeuchtigkeit herangezogen, da die Intensität der Verdunstung vom Sättigungsgrad der Umgebungsluft mit Wasserdampf abhängt. Es werden zwei Arten von Psychrometern verwendet: stationär (August) und Aspiration (Assmann).
August Psychrometer Verwendung unter stationären Bedingungen (auf meteorologischen Stationen, in Krankenhäusern) und Platzierung an Orten, an denen das Gerät keiner Wärmestrahlung und Wind ausgesetzt ist.
Die absolute Feuchtigkeit wird mit der Regnot-Formel berechnet:
K \u003d f - a (t c - t c) x B,
wo Zu- absolute Feuchtigkeit, mm Hg;
f- maximale Luftfeuchtigkeit bei Feuchtkugeltemperatur (ermittelt nach Tabelle 1.6);
a- psychometrischer Koeffizient gleich 0,0001;
ts - Trockentemperatur;
Zinn - Feuchtkugeltemperatur;
B- atmosphärischer Druck zum Zeitpunkt der Beobachtung, mm Hg
Im Assmann-Psychrometer Thermometerbehälter sind durch doppelte Metallabschirmungen vor Strahlungswärme geschützt. Um die Tanks herum befinden sich Lüftungskanäle, durch die Luft mit konstanter Geschwindigkeit (4 m/s) angesaugt wird. Zur Feuchtigkeitsmessung wird ein in Stoff gewickeltes Thermometer mit destilliertem Wasser befeuchtet, dann die Lüfterfeder aufgezogen und das Gerät an der gewünschten Stelle platziert. Trocken- und Nassthermometerwerte werden 4–5 Minuten nach dem Starten des Lüfters aufgezeichnet.
In dieser Lektion wird das Konzept der absoluten und relativen Feuchtigkeit eingeführt, die mit diesen Konzepten verbundenen Begriffe und Größen werden diskutiert: Sattdampf, Taupunkt, Geräte zur Messung der Feuchtigkeit. Während des Unterrichts werden wir uns mit den Dichte- und Drucktabellen von Sattdampf und der psychrometrischen Tabelle vertraut machen.
Für den Menschen ist der Wert der Luftfeuchtigkeit ein sehr wichtiger Umgebungsparameter, da unser Körper sehr aktiv auf seine Veränderungen reagiert. Beispielsweise steht ein solcher Mechanismus zur Regulierung der Körperfunktionen wie Schwitzen in direktem Zusammenhang mit der Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung. Bei hoher Luftfeuchtigkeit werden die Prozesse der Verdunstung von Feuchtigkeit von der Hautoberfläche durch die Prozesse ihrer Kondensation praktisch kompensiert und die Wärmeabfuhr aus dem Körper wird gestört, was zu Verletzungen der Thermoregulation führt. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit überwiegen die Verdunstungsprozesse der Feuchtigkeit die Kondensationsprozesse und der Körper verliert zu viel Flüssigkeit, was zu Austrocknung führen kann.
Der Wert der Feuchtigkeit ist nicht nur für Menschen und andere lebende Organismen wichtig, sondern auch für den Ablauf technologischer Prozesse. Beispielsweise kann aufgrund der bekannten Eigenschaft von Wasser, Elektrizität zu leiten, sein Gehalt in der Luft den korrekten Betrieb der meisten Elektrogeräte ernsthaft beeinträchtigen.
Darüber hinaus ist der Begriff der Luftfeuchtigkeit das wichtigste Kriterium zur Bewertung der Wetterbedingungen, das jeder aus Wettervorhersagen kennt. Zu beachten ist, dass, wenn wir die Luftfeuchtigkeit zu verschiedenen Jahreszeiten bei unseren üblichen klimatischen Bedingungen vergleichen, diese im Sommer höher und im Winter niedriger ist, was insbesondere mit der Intensität von Verdunstungsprozessen bei unterschiedlichen Temperaturen zusammenhängt.
Die Haupteigenschaften von feuchter Luft sind:
- Dichte von Wasserdampf in Luft;
- relative Luftfeuchtigkeit.
Luft ist ein zusammengesetztes Gas, es enthält viele verschiedene Gase, einschließlich Wasserdampf. Um seine Menge in der Luft abzuschätzen, muss bestimmt werden, welche Masse der Wasserdampf in einem bestimmten zugeordneten Volumen hat - dieser Wert charakterisiert die Dichte. Die Dichte von Wasserdampf in Luft wird genannt absolute Feuchtigkeit.
Definition.Absolute Luftfeuchtigkeit- die in einem Kubikmeter Luft enthaltene Feuchtigkeitsmenge.
Bezeichnungabsolute Feuchtigkeit: (sowie die übliche Notation für Dichte).
Einheitenabsolute Feuchtigkeit: (in SI) oder (zum bequemen Messen der geringen Wasserdampfmenge in der Luft).
Formel Berechnungen absolute Feuchtigkeit:
Bezeichnungen:
Masse von Dampf (Wasser) in Luft, kg (in SI) oder g;
Das Luftvolumen, in dem die angegebene Dampfmasse enthalten ist, .
Einerseits ist die absolute Luftfeuchtigkeit ein nachvollziehbarer und bequemer Wert, da sie Aufschluss über den spezifischen Wassergehalt in der Luft nach Masse gibt, andererseits ist dieser Wert aus der Sichtweise unbequem der Feuchtigkeitsanfälligkeit lebender Organismen. Es stellt sich heraus, dass eine Person beispielsweise nicht den Massengehalt von Wasser in der Luft fühlt, sondern seinen Gehalt im Verhältnis zum maximal möglichen Wert.
Um diese Wahrnehmung zu beschreiben, wird eine Größe wie z relative Luftfeuchtigkeit.
Definition.Relative Luftfeuchtigkeit- ein Wert, der anzeigt, wie weit der Dampf von der Sättigung entfernt ist.
Das heißt, der Wert der relativen Luftfeuchtigkeit zeigt in einfachen Worten Folgendes: Wenn der Dampf weit von der Sättigung entfernt ist, ist die Luftfeuchtigkeit niedrig, wenn er nahe ist, ist sie hoch.
Bezeichnungrelative Luftfeuchtigkeit: .
Einheitenrelative Luftfeuchtigkeit: %.
Formel Berechnungen relative Luftfeuchtigkeit:
Notation:
Wasserdampfdichte (absolute Feuchtigkeit), (in SI) oder ;
Dichte von gesättigtem Wasserdampf bei einer bestimmten Temperatur (in SI) oder .
Sie enthält, wie aus der Formel ersichtlich, die uns bereits bekannte absolute Feuchte und die Dichte des gesättigten Dampfes bei gleicher Temperatur. Es stellt sich die Frage, wie man den letzten Wert ermittelt? Dafür gibt es spezielle Geräte. Wir überlegen kondensierendHygrometer(Abb. 4) - ein Gerät, das zur Bestimmung des Taupunkts dient.
Definition.Taupunkt ist die Temperatur, bei der der Dampf gesättigt wird.
Reis. 4. Kondensationshygrometer ()
Leicht verdunstende Flüssigkeit, z. B. Äther, wird in den Behälter des Geräts gegossen, ein Thermometer (6) eingeführt und mit einer Birne (5) Luft durch den Behälter gepumpt. Durch erhöhte Luftzirkulation beginnt eine intensive Verdampfung des Äthers, dadurch sinkt die Temperatur des Behälters und auf dem Spiegel (4) bildet sich Tau (Kondenswassertröpfchen). In dem Moment, in dem Tau auf dem Spiegel erscheint, wird die Temperatur mit einem Thermometer gemessen, und diese Temperatur ist der Taupunkt.
Was tun mit dem erhaltenen Temperaturwert (Taupunkt)? Es gibt eine spezielle Tabelle, in die Daten eingegeben werden - welche Dichte von gesättigtem Wasserdampf jedem bestimmten Taupunkt entspricht. Es sollte eine nützliche Tatsache beachtet werden, dass mit einer Erhöhung des Taupunktwertes auch der Wert der entsprechenden Sättigungsdampfdichte zunimmt. Mit anderen Worten, je wärmer die Luft, desto mehr Feuchtigkeit kann sie enthalten, und umgekehrt, je kälter die Luft, desto geringer ist der maximale Dampfgehalt in ihr.
Betrachten wir nun das Funktionsprinzip anderer Arten von Hygrometern, Geräten zur Messung der Feuchtigkeitseigenschaften (aus dem Griechischen hygros - „nass“ und metreo - „ich messe“).
Haarhygrometer(Abb. 5) - ein Gerät zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit, bei dem Haare, beispielsweise menschliche Haare, als aktives Element fungieren.
Die Wirkungsweise eines Haarhygrometers beruht auf der Eigenschaft fettfreier Haare, ihre Länge bei Änderungen der Luftfeuchtigkeit zu verändern (bei steigender Luftfeuchtigkeit nimmt die Haarlänge zu, bei abnehmender Luftfeuchtigkeit ab), was eine Messung ermöglicht relative Luftfeuchtigkeit. Das Haar wird über einen Metallrahmen gespannt. Die Änderung der Haarlänge wird auf den Pfeil übertragen, der sich entlang der Skala bewegt. Es sollte beachtet werden, dass das Haarhygrometer ungenaue relative Luftfeuchtigkeitswerte liefert und hauptsächlich für Haushaltszwecke verwendet wird.
Bequemer zu bedienen und genauer ist ein solches Gerät zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit als Psychrometer (von anderen griechischen ψυχρός - „kalt“) (Abb. 6).
Das Psychrometer besteht aus zwei Thermometern, die auf einer gemeinsamen Skala befestigt sind. Eines der Thermometer wird als nass bezeichnet, weil es in Batist eingewickelt ist, der in einen Wassertank auf der Rückseite des Geräts getaucht wird. Wasser verdunstet aus dem nassen Gewebe, was zu einer Abkühlung des Thermometers führt, der Prozess der Reduzierung seiner Temperatur wird fortgesetzt, bis es das Stadium erreicht, bis der Dampf in der Nähe des nassen Gewebes gesättigt ist und das Thermometer beginnt, die Taupunkttemperatur anzuzeigen. Ein Feuchtkugelthermometer zeigt also eine Temperatur kleiner oder gleich der tatsächlichen Umgebungstemperatur an. Das zweite Thermometer heißt trocken und zeigt die tatsächliche Temperatur an.
Auf dem Gerätegehäuse ist in der Regel auch die sogenannte Psychrometrische Tabelle abgebildet (Tabelle 2). Anhand dieser Tabelle kann aus dem Temperaturwert der Trockenkugel und der Temperaturdifferenz zwischen Trockenkugel und Feuchtkugel die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft bestimmt werden.
Aber auch ohne eine solche Tabelle können Sie die Luftfeuchtigkeit nach folgendem Prinzip grob bestimmen. Wenn die Messwerte beider Thermometer nahe beieinander liegen, wird die Verdunstung von Wasser aus einem feuchten fast vollständig durch Kondensation kompensiert, d. H. Die Luftfeuchtigkeit ist hoch. Wenn im Gegensatz dazu der Unterschied in den Thermometerwerten groß ist, dann überwiegt die Verdunstung aus dem feuchten Gewebe die Kondensation und die Luft ist trocken und die Luftfeuchtigkeit niedrig.
Wenden wir uns den Tabellen zu, mit denen Sie die Eigenschaften der Luftfeuchtigkeit bestimmen können.
|
Temperatur, |
Druck, mm rt. Kunst. |
Dampfdichte, |
Tab. 1. Dichte und Druck von gesättigtem Wasserdampf
Wir stellen noch einmal fest, dass, wie bereits erwähnt, der Wert der Dichte von gesättigtem Dampf mit seiner Temperatur zunimmt, dasselbe gilt für den Druck von gesättigtem Dampf.
Tab. 2. Psychometrische Tabelle
Denken Sie daran, dass die relative Luftfeuchtigkeit durch den Wert der Trockenkugelmesswerte (erste Spalte) und die Differenz zwischen Trocken- und Nassmesswerten (erste Reihe) bestimmt wird.
In der heutigen Lektion haben wir eine wichtige Eigenschaft der Luft kennengelernt - ihre Feuchtigkeit. Wie wir bereits gesagt haben, nimmt die Luftfeuchtigkeit in der kalten Jahreszeit (im Winter) ab und in der warmen Jahreszeit (Sommer) steigt sie an. Es ist wichtig, diese Phänomene regulieren zu können, z. B. wenn es notwendig ist, die Luftfeuchtigkeit zu erhöhen, mehrere Wassertanks im Winter in Innenräumen aufzustellen, um die Verdunstung zu fördern, aber diese Methode ist nur bei der entsprechenden Temperatur wirksam, die höher ist als draußen.
In der nächsten Lektion werden wir uns mit der Arbeit von Gas und dem Funktionsprinzip eines Verbrennungsmotors befassen.
Referenzliste
- Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Physik 8. - M.: Mnemosyne.
- Peryschkin A.V. Physik 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physik 8. - M.: Aufklärung.
- Internetportal "dic.academic.ru" ()
- Internetportal "baroma.ru" ()
- Internetportal "femto.com.ua" ()
- Internetportal "youtube.com" ()
Hausaufgaben
In dieser Lektion lautet das Thema: „Feuchtigkeit. Feuchtemessung“ diskutieren wir die Eigenschaften von gesättigtem und ungesättigtem Wasserdampf, der immer in der Atmosphäre vorhanden ist.
In der vorherigen Lektion haben wir das Konzept des "Sattdampfes" kennengelernt. Wie beim Studium aller Themen und Fächer kann die Frage auftauchen: „Wo verwenden wir dieses Konzept, wie werden wir es anwenden?“. Die wichtigste Anwendung der Eigenschaften von Sattdampf wird in dieser Lektion besprochen.
Der Name des Themas ist Ihnen wahrscheinlich bestens bekannt, denn den Begriff „Luftfeuchtigkeit“ hören Sie jeden Tag, wenn Sie den Wetterbericht anschauen oder hören. Wenn Sie jedoch gefragt werden: „Was ist mit Luftfeuchtigkeit gemeint?“, werden Sie wahrscheinlich nicht sofort eine genaue physikalische Definition geben.
Versuchen wir zu formulieren, was in der Physik unter Luftfeuchtigkeit zu verstehen ist. Zunächst einmal, was ist dieses Wasser in der Luft? Denn solche sind zum Beispiel Nebel, Regen, Wolken und andere atmosphärische Phänomene, die unter Beteiligung von Wasser in einem bestimmten Aggregatzustand stattfinden. Wenn all diese Phänomene bei der Beschreibung der Feuchtigkeit berücksichtigt werden, wie werden dann Messungen durchgeführt? Schon aus solch einfachen Überlegungen wird deutlich, dass hier intuitive Definitionen unabdingbar sind. Tatsächlich sprechen wir in erster Linie von Wasserdampf, der in unserer Atmosphäre enthalten ist.
Atmosphärische Luft ist ein Gemisch aus Gasen, von denen eines Wasserdampf ist (Abb. 1). Es trägt zum atmosphärischen Druck bei, dieser Beitrag wird genannt Partialdruck(sowie Elastizität) von Wasserdampf.
Reis. 1. Bestandteile der atmosphärischen Luft
Daltons Gesetz
Die Hauptregelmäßigkeiten, die wir im Rahmen des Studiums der molekularkinetischen Theorie erhalten haben, beziehen sich auf die sogenannten reinen Gase, d. h. Gase, die aus gleichartigen Atomen oder Molekülen bestehen. Sehr oft hat man es jedoch mit einem Gasgemisch zu tun. Das einfachste und bekannteste Beispiel für eine solche Mischung ist die atmosphärische Luft, die uns umgibt. Wie wir wissen, besteht es zu 78 % aus Stickstoff, zu mehr als 21 % aus Sauerstoff, und der restliche Prozentsatz wird von Wasserdampf und anderen Gasen eingenommen.
Reis. 2. Zusammensetzung der atmosphärischen Luft
Jedes der Gase, das Teil von Luft oder einem anderen Gasgemisch ist, trägt natürlich zum Gesamtdruck dieses Gasgemisches bei. Der Beitrag jeder einzelnen solchen Komponente wird genannt partieller Gasdruck,t. das heißt, der Druck, den ein bestimmtes Gas in Abwesenheit anderer Komponenten der Mischung ausüben würde.
Der englische Chemiker John Dalton stellte experimentell fest, dass bei verdünnten Gasgemischen der Gesamtdruck eine einfache Summe der Partialdrücke aller Komponenten des Gemisches ist:
Diese Beziehung wird Daltonsches Gesetz genannt.
Der Beweis des Daltonschen Gesetzes im Rahmen der molekularkinetischen Theorie ist zwar nicht besonders kompliziert, aber recht umständlich, weshalb wir ihn hier nicht vorstellen. Qualitativ ist dieses Gesetz recht einfach zu erklären, wenn wir berücksichtigen, dass wir die Wechselwirkung zwischen Molekülen vernachlässigen, d.h. Moleküle sind elastische Kugeln, die nur untereinander und mit den Gefäßwänden kollidieren können. In der Praxis funktioniert das ideale Gasmodell nur für ausreichend verdünnte Systeme gut. Bei dichten Gasen werden Abweichungen von der Erfüllung des Daltonschen Gesetzes beobachtet.
Partialdruckp Wasserdampf ist einer der Indikatoren für die Luftfeuchtigkeit, die in Pascal oder Millimeter Quecksilbersäule gemessen wird.
Wasserdampfdruck hängt von der Konzentration seiner Moleküle in der Luft sowie von der absoluten Temperatur der letzteren ab. Die Dichte wird oft als Merkmal der Feuchtigkeit angesehen. ρ Wasserdampf in der Luft heißt absolute Feuchtigkeit .
Absolute Feuchtigkeit zeigt an, wie viel Gramm Wasserdampf in der Luft enthalten ist. Dementsprechend ist die Einheit der absoluten Feuchte .
Beide erwähnten Feuchtigkeitsindikatoren hängen durch die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung zusammen:
- Molmasse von Wasserdampf;
ist seine absolute Temperatur.
Das heißt, wenn wir einen der Indikatoren kennen, beispielsweise die Dichte, können wir den anderen, dh den Druck, leicht bestimmen.
Wir alle wissen, dass Wasserdampf sowohl ungesättigt als auch gesättigt sein kann. Ein Dampf im thermodynamischen Gleichgewicht mit einer Flüssigkeit gleicher Zusammensetzung wird als gesättigt bezeichnet. Ein ungesättigter Dampf ist ein Dampf, der mit seiner Flüssigkeit kein dynamisches Gleichgewicht erreicht hat. In diesem Fall besteht kein Gleichgewicht zwischen den Prozessen Kondensation und Verdampfung.
Im Allgemeinen ist Wasserdampf in der Atmosphäre trotz des Vorhandenseins einer großen Anzahl von Gewässern: Ozeane, Meere, Flüsse, Seen usw. ungesättigt, da unsere Atmosphäre kein geschlossenes Gefäß ist. Die Bewegung von Luftmassen – Winde, Wirbelstürme usw. – führt jedoch dazu, dass an verschiedenen Punkten der Erde zu jedem Zeitpunkt ein anderes Verhältnis zwischen Kondensations- und Verdunstungsraten von Wasser besteht der Dampf kann an manchen Stellen eine Sättigung erreichen. Wozu führt das? Außerdem beginnt in einem solchen Bereich Dampf zu kondensieren, weil wir uns daran erinnern, dass gesättigter Dampf immer mit seiner Flüssigkeit in Kontakt ist. Dadurch können sich Nebel oder Wolken bilden, Tau kann fallen. Die Temperatur, bei der Dampf gesättigt wird, wird genannt Taupunkt . Bezeichnet den Wasserdampfdruck (gesättigt) am Taupunkt.
Überlegen Sie, warum Tau am frühen Morgen fällt? Was passiert zu diesem Zeitpunkt des Tages mit der Temperatur und damit mit dem Grenzdruck, dem Druck des gesättigten Dampfes? Offensichtlich gibt uns die Kenntnis der absoluten Feuchtigkeit oder des Partialdrucks von Wasserdampf keine Vorstellung davon, wie nahe oder weit ein bestimmter Dampf von der Sättigung entfernt ist. Aber gerade von dieser Entfernung oder Nähe zur Sättigung hängt die Geschwindigkeit der Verdunstungs- und Kondensationsprozesse ab, also jener Prozesse, die die Lebenstätigkeit lebender Organismen bestimmen.
Überwiegt die Verdunstung die Kondensation, verlieren Organismen und Boden Feuchtigkeit (Abb. 3). Überwiegt Kondensation, werden Trocknungsprozesse unmöglich (Abb. 4) Wir stehen vor der Notwendigkeit, das Konzept der Feuchtigkeit zu verbessern; Das Konzept der absoluten Feuchtigkeit beschreibt, wie wir gerade gesehen haben, nicht alle Phänomene, die wir brauchen.
Reis. 3. Verdunstung überwiegt Kondensation
Reis. 4. Kondensation hat Vorrang vor Verdunstung
Lassen Sie uns das Thema noch einmal besprechen. Lassen Sie uns dies anhand eines einfachen Beispiels tun. Stellen Sie sich vor, dass sich 20 Personen in einem bestimmten Fahrzeug befinden. Ist es viel oder wenig, das heißt, ist dieser absolute Wert 20 Personen? Ob das viel oder wenig ist, können wir natürlich erst sagen, wenn wir die maximale Kapazität eines bestimmten Autos oder Fahrzeugs kennen. 20 Personen in einem Pkw sind natürlich viel, es ist praktisch unmöglich, und 20 Personen in einem großen Bus sind nicht so viel. Ebenso müssen wir bei der absoluten Feuchtigkeit, also beim Partialdruck des Wasserdampfes, mit etwas vergleichen. Womit ist dieser Partialdruck zu vergleichen? Die letzte Lektion gibt uns die Antwort. Welche Bedeutung hat der Wasserdampfdruck? Dies ist der Druck von gesättigtem Wasserdampf. Wenn wir den Partialdruck von Wasserdampf bei einer gegebenen Temperatur mit dem Druck von gesättigtem Wasserdampf bei derselben Temperatur vergleichen, können wir die eigentliche Feuchtigkeit der Luft genauer charakterisieren. Um die Entfernung des Dampfzustands von der Sättigung zu charakterisieren, wurde eine spezielle Größe eingeführt, die als bezeichnet wird relative Luftfeuchtigkeit .
relative Luftfeuchtigkeit Luft wird das Verhältnis des Drucks des in Luft enthaltenen Wasserdampfs, ausgedrückt in Prozent, zum Druck des gesättigten Dampfs bei gleicher Temperatur genannt:
Nun ist klar, je niedriger die relative Luftfeuchtigkeit, desto weiter entfernt sich der eine oder andere Dampf von der Sättigung. Wenn also zum Beispiel die relative Luftfeuchtigkeit 0 ist, dann ist eigentlich kein Wasserdampf in der Luft. Das heißt, Kondensation ist für uns unmöglich, und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% ist der gesamte Wasserdampf in der Luft gesättigt, da sein Druck gleich dem Druck des gesättigten Wasserdampfs bei einer bestimmten Temperatur ist. Auf diese Weise haben wir jetzt genau die Luftfeuchtigkeit bestimmt, deren Wert uns jedes Mal in Wettervorhersagen mitgeteilt wird.
Unter Verwendung der Mendeleev-Clapeyron-Gleichung können wir eine alternative Formel für die relative Luftfeuchtigkeit erhalten, die jetzt den Wert der Dichte des in der Luft enthaltenen Wasserdampfs und die Dichte des gesättigten Dampfs bei derselben Temperatur enthält.
Dampfdruck und Dichte;
Druck und Dichte des gesättigten Dampfes bei einer gegebenen Temperatur;
Universelle Gas Konstante.
Formel für die relative Luftfeuchtigkeit:
Dichte des in der Luft enthaltenen Wasserdampfs;
Dichte des gesättigten Dampfes bei gleicher Temperatur.
Der Einfluss der Intensität der Verdunstung und Kondensation von Wasser auf lebende Organismen
Menschen reagieren sehr empfindlich auf den Wert der relativen Luftfeuchtigkeit, die Verdunstungsrate der Feuchtigkeit von der Hautoberfläche hängt davon ab. Bei hoher Luftfeuchtigkeit, insbesondere an heißen Tagen, nimmt diese Verdunstung ab, wodurch der normale Wärmeaustausch des Körpers mit der Umgebung gestört wird. Bei trockener Luft hingegen kommt es zu einer schnellen Verdunstung von Feuchtigkeit von der Hautoberfläche, wodurch beispielsweise die Schleimhäute der Atemwege austrocknen. Am günstigsten für den Menschen ist eine relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 40-60%.
Die Rolle des Wasserdampfs bei der Bildung von Wetterbedingungen ist ebenfalls wichtig. Die Kondensation von Wasserdampf führt zu Wolkenbildung und nachfolgendem Niederschlag, was natürlich für alle Aspekte unseres Lebens und für die Volkswirtschaft wichtig ist. In vielen Produktionsprozessen werden künstliche Feuchtigkeitsregime aufrechterhalten. Ein Beispiel für solche Prozesse sind Webereien, Konditoreien, Pharmageschäfte und viele andere. In Bibliotheken und Museen ist es zur Aufbewahrung von Büchern und Exponaten auch wichtig, einen bestimmten Wert der relativen Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten. Daher muss in solchen Einrichtungen in allen Räumen ein Psychrometer, ein Gerät zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit, an die Wand gehängt werden.
Um die relative Feuchtigkeit zu berechnen, müssen wir, wie wir gerade gesehen haben, den Wert des Drucks oder der Dichte von gesättigtem Dampf bei einer bestimmten Temperatur kennen.
In der letzten Lektion, in der wir gesättigten Dampf studierten, haben wir über diese Abhängigkeit gesprochen, aber ihre analytische Form ist sehr kompliziert, unser mathematisches Wissen reicht immer noch nicht aus. Wie in diesem Fall sein? Der Ausweg ist sehr einfach: Anstatt diese Formeln in analytischer Form zu schreiben, verwenden wir Tabellen mit Druck und Dichte von gesättigtem Dampf bei einer bestimmten Temperatur (Tabelle 1). Diese Tabellen sind sowohl in Lehrbüchern als auch in jedem Nachschlagewerk technischer Größen zu finden.
Tab. 1. Abhängigkeit von Druck und Dichte von gesättigtem Wasserdampf von der Temperatur
Betrachten Sie nun die Änderung der relativen Luftfeuchtigkeit mit der Temperatur. Je höher die Temperatur, desto niedriger die relative Luftfeuchtigkeit. Warum und wie, sehen wir uns ein Beispiel für ein Problem an.
Aufgabe
In einem bestimmten Behälter wird der Dampf bei gesättigt. Wie hoch ist seine relative Luftfeuchtigkeit bei , , ?
Da es sich um Dampf in einem Behälter handelt, bleibt das Dampfvolumen bei Temperaturänderungen unverändert. Außerdem benötigen wir eine Tabelle der Abhängigkeit von Druck und Dichte von Sattdampf von der Temperatur (Tabelle 2).
Tab. 2. Abhängigkeiten von Druck und Dichte des gesättigten Dampfes von der Temperatur
Entscheidung:
Aus dem Text der Frage geht klar hervor, dass bei , , denn bei diesem Wert wird der Dampf gesättigt, d. h. aus der Definition der relativen Feuchtigkeit haben wir:
Der Zähler ist die Dichte des im Gefäß vorhandenen Wasserdampfes und der Nenner ist die Dichte des gesättigten Dampfes, der bei der gleichen Temperatur im Gefäß fehlt. Was passiert mit dem Feuchtigkeitsgehalt bei steigender Temperatur? Der Zähler ändert sich unter Berücksichtigung der Geschlossenheit des Behälters nicht. Da es keine Kondensation und keinen Stoffaustausch mit der Außenwelt gibt, behält die Masse des Dampfes und damit seine Dichte ihre Werte. Und der Nenner steigt, wie wir aus der letzten Lektion wissen, mit der Temperatur, sodass die relative Luftfeuchtigkeit abnimmt. Die Dampfdichte im Behälter bei lässt sich nach obiger Formel berechnen:
Dieselbe Dampfdichte wird bei allen anderen Temperaturen auftreten. Um die Feuchtigkeit zu berechnen, reicht es daher aus, den Wert der Dichte von Sattdampf bei allen gegebenen Temperaturen zu kennen, und wir können sofort Antworten erhalten. Den Wert der Sattdampfdichte nehmen wir aus der Tabelle. Setzen wir die Werte wiederum in die Formel für die Luftfeuchtigkeit ein, erhalten wir folgende Antworten:
Antworten:
Ein Beispiel für die Lösung eines typischen Problems zur Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit
Bei der Lösung solcher Probleme ist es wichtig zu wissen, dass der Sättigungsdampfdruck von der Temperatur, aber nicht vom Volumen abhängt.
Die Aufgabe:
Das Gefäß enthält Luft, deren relative Feuchtigkeit bei einer Temperatur beträgt. Wie groß ist die relative Feuchtigkeit nach n-facher Verringerung des Gefäßvolumens (n = 3) und Erwärmung des Gases auf eine Temperatur ? Die Dichte von gesättigtem Wasserdampf bei Temperatur ist gleich 
.
Lösungsfortschritt:
Aus der Definition der relativen Feuchtigkeit können wir schreiben, dass bei Temperatur die absolute Feuchtigkeit vor der Kompression ist:
Und nach der Komprimierung:
Das heißt, bei einer Volumenabnahme um den Faktor 1 bei konstanter Masse nimmt die Dichte um den Faktor 1 zu.
Nach der Kompression ist die Feuchtigkeitsmasse pro Volumeneinheit des Behälters nicht nur in Form von Dampf, sondern auch in Form einer kondensierten Flüssigkeit, wenn Kondensationsbedingungen auftreten, gleich:
Bei einer Temperatur ist der Druck von gesättigtem Wasserdampf gleich dem normalen atmosphärischen Druck, wir haben darüber in der letzten Lektion gesprochen, und ist:
Und ihre Dichte, wenn Sie die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung verwenden, kann durch die Formel berechnet werden:
Woher 
, da sich bei relativer Feuchte ungesättigter Dampf im Behälter befindet:
Wenn wir diese Luftfeuchtigkeit in Prozent ausdrücken, erhalten wir einen Wert von 2,9 %.
Antworten: .
Und jetzt reden wir nicht nur darüber, was Feuchtigkeit ist, sondern auch darüber, wie genau diese Feuchtigkeit gemessen werden kann. Das gebräuchlichste Instrument für solche Messungen ist das sogenannte hygrometrische Psychrometer, das in Abb. 5.
Reis. 5. Hygrometrisches Psychrometer
Auf dem Gestell sind zwei Thermometer mit identischen Skalen befestigt. Der Quecksilbertank eines von ihnen ist in ein feuchtes Tuch eingewickelt (Abb. 8).
Reis. 6. Thermometer des hygrometrischen Psychrometers
Das Wasser aus diesem Tuch verdunstet, wodurch sich das Thermometer selbst abkühlt, die Thermometer werden als trocken und nass bezeichnet (Abb. 7).
Reis. 7. Hygrometrisches Psychrometer mit trockener und feuchter Kugel
Je größer die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft, desto weniger intensiv, je schwächer die Verdunstung von Wasser aus einem feuchten Tuch, desto geringer der Unterschied in den Messwerten von trockenen und nassen Thermometern. Das heißt, bei ϕ = 100 % verdunstet kein Wasser, da der gesamte Wasserdampf gesättigt ist und die Messwerte beider Thermometer übereinstimmen. Wenn die Differenz der Thermometerwerte maximal ist. So können Sie anhand des Unterschieds in den Messwerten von Thermometern mit Hilfe spezieller psychometrischer Tabellen (meistens wird eine solche Tabelle sofort auf dem Körper des Geräts selbst angebracht) den Wert der relativen Luftfeuchtigkeit bestimmen.
Wie wir wissen, ist der größte Teil der Oberfläche unseres Planeten von den Ozeanen bedeckt, daher spielen Wasser und alle damit ablaufenden Prozesse, insbesondere Verdunstung und Kondensation, eine entscheidende Rolle in allen Prozessen unseres Lebens. Wir selbst haben die Begriffe „absolute Feuchte“ und „relative Feuchte“ streng definiert. Tatsächlich ist dies eine physikalische Größe, die relative Luftfeuchtigkeit zeigt, wie viel atmosphärischer Dampf sich von der gesättigten unterscheidet.
Referenzliste
- Kasjanow V.A. Physik Klasse 10. - M.: Trappe, 2010.
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Molekulare Physik. Thermodynamik. - M.: Trappe, 2010.
- Internetportal WorldOfSchool.ru ()
- Internetportal „Physik. Alte Lehrbücher "()
Hausaufgaben
- Was ist der Unterschied zwischen absoluter Luftfeuchtigkeit und relativer Luftfeuchtigkeit?
- Was kann mit einem psychrometrischen Hygrometer gemessen werden und wie funktioniert es?
- Welche Partialdrücke bilden den atmosphärischen Druck?
Eine der wichtigsten Eigenschaften von Druckluft, die in der Industrie, Lebensmittelindustrie, Medizin und anderen Branchen verwendet wird, ist Feuchtigkeit. Dieser Artikel definiert den Begriff "Luftfeuchtigkeit", stellt Tabellen zur Bestimmung des Taupunkts in Abhängigkeit von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, Sättigungsdampfdruckwerte über der Wasser- und Eisoberfläche sowie absolute Luftfeuchtigkeitswerte bereit. Und auch eine Tabelle von Korrekturfaktoren zum Umwandeln der relativen Feuchtigkeit von mit Wasser gesättigter Luft in die relative Feuchtigkeit von mit Eis gesättigter Luft.
Die allgemeinste Definition ist: Feuchtigkeit- Dies ist ein Maß, das den Gehalt an Wasserdampf in Luft (oder einem anderen Gas) charakterisiert. Diese Definition erhebt natürlich keinen Anspruch auf „Wissenschaftsintensiv“, sondern gibt den physikalischen Begriff der Feuchte wieder.
Um die "Feuchte" von Gasen zu quantifizieren, werden am häufigsten die folgenden Merkmale verwendet:
- Wasserdampfpartialdruck (p)- Druck, der Wasserdampf hätte, der Teil der atmosphärischen oder komprimierten Luft ist, wenn er allein ein Volumen einnehmen würde, das dem Luftvolumen bei gleicher Temperatur entspricht. Der Gesamtdruck eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke der einzelnen Komponenten dieses Gemisches .
- relative Luftfeuchtigkeit- ist definiert als das Verhältnis der tatsächlichen Luftfeuchtigkeit zu ihrer maximal möglichen Luftfeuchtigkeit, d.h. die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel mehr Feuchtigkeit nicht ausreicht, um unter gegebenen Umgebungsbedingungen zu kondensieren. „Wissenschaftlicher“ ist folgende Formulierung: Die relative Luftfeuchtigkeit ist ein Wert, der als Verhältnis des Wasserdampfpartialdrucks (p) zum Sättigungsdampfdruck bei einer bestimmten Temperatur in Prozent ausgedrückt definiert ist.
- Taupunkttemperatur(Frost) ist definiert als die Temperatur, bei der der Partialdruck des mit Wasser (Eis) gesättigten Dampfes gleich dem Partialdruck des Wasserdampfes in dem zu charakterisierenden Gas ist. Das heißt, dies ist die Temperatur, bei der der Prozess der Feuchtigkeitskondensation beginnt. Die praktische Bedeutung des Taupunkts ist, dass er die maximale Menge an Feuchtigkeit angibt, die bei einer bestimmten Temperatur in der Luft enthalten sein kann. Tatsächlich hängt die tatsächliche Wassermenge, die in einem konstanten Luftvolumen gehalten werden kann, nur von der Temperatur ab. Das Konzept des Taupunkts ist der bequemste technische Parameter. Wenn wir den Wert des Taupunkts kennen, können wir mit Sicherheit sagen, dass die Feuchtigkeitsmenge in einem bestimmten Luftvolumen einen bestimmten Wert nicht überschreitet.
- absolute Feuchtigkeit, definiert als Massengehalt an Wasser pro Volumeneinheit Gas. Dies ist ein Wert, der angibt, wie viel Wasserdampf in einem bestimmten Luftvolumen enthalten ist. Dies ist das allgemeinste Konzept, es wird in g / m3 ausgedrückt. Bei sehr niedriger Gasfeuchte ist ein Parameter wie z Feuchtigkeitsgehalt, dessen Einheit ppm (parts per million - parts per million) ist. Dies ist ein absoluter Wert, der die Anzahl der Wassermoleküle pro Million Moleküle der gesamten Mischung charakterisiert. Es kommt nicht auf Temperatur oder Druck an. Das ist verständlich, die Anzahl der Wassermoleküle kann bei Druck- und Temperaturänderungen weder zunehmen noch abnehmen.
Abhängigkeiten des gesättigten Dampfdrucks über einer ebenen Wasser- und Eisoberfläche von der Temperatur, die theoretisch auf der Grundlage der Clausius-Clapeyron-Gleichung erhalten und mit den experimentellen Daten vieler Forscher verifiziert wurden, werden von der World Meteorological Organization (WMO) für die meteorologische Praxis empfohlen. :
ln p sw =-6094,4692T -1 +21,1249952-0,027245552 T+0,000016853396T 2 +2,4575506 lnT
ln psi = -5504,4088T -1 - 3,5704628-0,017337458T+ 0,0000065204209T 2 + 6,1295027 lnT,
wobei p sw der Sättigungsdampfdruck über einer flachen Wasseroberfläche (Pa) ist;
p si - Sättigungsdampfdruck über einer flachen Eisoberfläche (Pa);
T - Temperatur (K).
Die obigen Formeln gelten für Temperaturen von 0 bis 100 ºC (für p sw) und von -0 bis -100 ºC (für p si). Gleichzeitig empfiehlt die WMO die erste Formel für negative Temperaturen für unterkühltes Wasser (bis -50ºC).
Es ist offensichtlich, dass diese Formeln für die praktische Arbeit ziemlich umständlich und unpraktisch sind. Daher ist es in Berechnungen viel bequemer, vorgefertigte Daten zu verwenden, die in speziellen Tabellen zusammengefasst sind. Nachfolgend finden Sie einige dieser Tabellen.
Tabelle 1. Definitionen des Taupunkts in Abhängigkeit von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit
| Lufttemperatur | Relative Luftfeuchtigkeit | |||||||||||||
| 30% | 35% | 40% | 45% | 50% | 55% | 60%& | 65% | 70% | 75% | 80% | 85% | 90% | 95% | |
| -10 °C | ;-23,2 | -21,8 | -20,4 | -19,0 | -17,8 | -16,7 | -15,8 | -14,9 | -14,1 | -13,3 | -12,6 | -11,9 | -10,6 | -10,0 |
| -5 °C | -18,9 | -17,2 | -15,8 | -14,5 | -13,3 | -11,9 | -10,9 | -10,2 | -9,3 | -8,8 | -8,1 | -7,7 | -6,5 | -5,8 |
| 0 Grad | -14,5 | -12,8 | -11,3 | -9,9 | -8,7 | -7,5 | -6,2 | -5,3 | -4,4 | -3,5 | -2,8 | -2 | -1,3 | -0,7 |
| +2 °C | -12,8 | -11,0 | -9,5 | -8,1 | -6,8 | -5,8 | -4,7 | -3,6 | -2,6 | -1,7 | -1 | -0,2 | -0,6 | +1,3 |
| +4 °C | -11,3 | -9,5 | -7,9 | -6,5 | -4,9 | -4,0 | -3,0 | -1,9 | -1,0 | +0,0 | +0,8 | +1,6 | +2,4 | +3,2 |
| +5 °C | -10,5 | -8,7 | -7,3 | -5,7 | -4,3 | -3,3 | -2,2 | -1,1 | -0,1 | +0,7 | +1,6 | +2,5 | +3,3 | +4,1 |
| +6 °C | -9,5 | -7,7 | -6,0 | -4,5 | -3,3 | -2,3 | -1,1 | -0,1 | +0,8 | +1,8 | +2,7 | +3,6 | +4,5 | +5,3 |
| +7 °C | -9,0 | -7,2 | -5,5 | -4,0 | -2,8 | -1,5 | -0,5 | +0,7 | +1,6 | +2,5 | +3,4 | +4,3 | +5,2 | +6,1 |
| +8 °C | -8,2 | -6,3 | -4,7 | -3,3 | -2,1 | -0,9 | +0,3 | +1,3 | +2,3 | +3,4 | +4,5 | +5,4 | +6,2 | +7,1 |
| +9 °C | -7,5 | -5,5 | -3,9 | -2,5 | -1,2 | +0,0 | +1,2 | +2,4 | +3,4 | +4,5 | +5,5 | +6,4 | +7,3 | +8,2 |
| +10°С | -6,7 | -5,2 | -3,2 | -1,7 | -0,3 | +0,8 | +2,2 | +3,2 | +4,4 | +5,5 | +6,4 | +7,3 | +8,2 | +9,1 |
| +11°С | -6,0 | -4,0 | -2,4 | -0,9 | +0,5 | +1,8 | +3,0 | +4,2 | +5,3 | +6,3 | +7,4 | +8,3 | +9,2 | +10,1 |
| +12°С | -4,9 | -3,3 | -1,6 | -0,1 | +1,6 | +2,8 | +4,1 | +5,2 | +6,3 | +7,5 | +8,6 | +9,5 | +10,4 | +11,7 |
| +13 °C | -4,3 | -2,5 | -0,7 | +0,7 | +2,2 | +3,6 | +5,2 | +6,4 | +7,5 | +8,4 | +9,5 | +10,5 | +11,5 | +12,3 |
| +14°С | -3,7 | -1,7 | -0,0 | +1,5 | +3,0 | +4,5 | +5,8 | +7,0 | +8,2 | +9,3 | +10,3 | +11,2 | +12,1 | +13,1 |
| +15°С | -2,9 | -1,0 | +0,8 | +2,4 | +4,0 | +5,5 | +6,7 | +8,0 | +9,2 | +10,2 | +11,2 | +12,2 | +13,1 | +14,1 |
| +16°С | -2,1 | -0,1 | +1,5 | +3,2 | +5,0 | +6,3 | +7,6 | +9,0 | +10,2 | +11,3 | +12,2 | +13,2 | +14,2 | +15,1 |
| +17°С | -1,3 | +0,6 | +2,5 | +4,3 | +5,9 | +7,2 | +8,8 | +10,0 | +11,2 | +12,2 | +13,5 | +14,3 | +15,2 | +16,6 |
| +18 °C | -0,5 | +1,5 | +3,2 | +5,3 | +6,8 | +8,2 | +9,6 | +11,0 | +12,2 | +13,2 | +14,2 | +15,3 | +16,2 | +17,1 |
| +19 °C | +0,3 | +2,2 | +4,2 | +6,0 | +7,7 | +9,2 | +10,5 | +11,7 | +13,0 | +14,2 | +15,2 | +16,3 | +17,2 | +18,1 |
| +20°С | +1,0 | +3,1 | +5,2 | +7,0 | +8,7 | +10,2 | +11,5 | +12,8 | +14,0 | +15,2 | +16,2 | +17,2 | +18,1 | +19,1 |
| +21°С | +1,8 | +4,0 | +6,0 | +7,9 | +9,5 | +11,1 | +12,4 | +13,5 | +15,0 | +16,2 | +17,2 | +18,1 | +19,1 | +20,0 |
| +22°С | +2,5 | +5,0 | +6,9 | +8,8 | +10,5 | +11,9 | +13,5 | +14,8 | +16,0 | +17,0 | +18,0 | +19,0 | +20,0 | +21,0 |
| +23°С | +3,5 | +5,7 | +7,8 | +9,8 | +11,5 | +12,9 | +14,3 | +15,7 | +16,9 | +18,1 | +19,1 | +20,0 | +21,0 | +22,0 |
| +24°С | +4,3 | +6,7 | +8,8 | +10,8 | +12,3 | +13,8 | +15,3 | +16,5 | +17,8 | +19,0 | +20,1 | +21,1 | +22,0 | +23,0 |
| +25°С | +5,2 | +7,5 | +9,7 | +11,5 | +13,1 | +14,7 | +16,2 | +17,5 | +18,8 | +20,0 | +21,1 | +22,1 | +23,0 | +24,0 |
| +26 °C | +6,0 | +8,5 | +10,6 | +12,4 | +14,2 | +15,8 | +17,2 | +18,5 | +19,8 | +21,0 | +22,2 | +23,1 | +24,1 | +25,1 |
| +27°С | +6,9 | +9,5 | +11,4 | +13,3 | +15,2 | +16,5 | +18,1 | +19,5 | +20,7 | +21,9 | +23,1 | +24,1 | +25,0 | +26,1 |
| +28°С | +7,7 | +10,2 | +12,2 | +14,2 | +16,0 | +17,5 | +19,0 | +20,5 | +21,7 | +22,8 | +24,0 | +25,1 | +26,1 | +27,0 |
| +29°С | +8,7 | +11,1 | +13,1 | +15,1 | +16,8 | +18,5 | +19,9 | +21,3 | +22,5 | +24,1 | +25,0 | +26,0 | +27,0 | +28,0 |
| +30 °C | +9,5 | +11,8 | +13,9 | +16,0 | +17,7 | +19,7 | +21,3 | +22,5 | +23,8 | +25,0 | +26,1 | +27,1 | +28,1 | +29,0 |
| +32 °C | +11,2 | +13,8 | +16,0 | +17,9 | +19,7 | +21,4 | +22,8 | +24,3 | +25,6 | +26,7 | +28,0 | +29,2 | +30,2 | +31,1 |
| +34°С | +12,5 | +15,2 | +17,2 | +19,2 | +21,4 | +22,8 | +24,2 | +25,7 | +27,0 | +28,3 | +29,4 | +31,1 | +31,9 | +33,0 |
| +36°С | +14,6 | +17,1 | +19,4 | +21,5 | +23,2 | +25,0 | +26,3 | +28,0 | +29,3 | +30,7 | +31,8 | +32,8 | +34,0 | +35,1 |
| +38 °C | +16,3 | +18,8 | +21,3 | +23,4 | +25,1 | +26,7 | +28,3 | +29,9 | +31,2 | +32,3 | +33,5 | +34,6 | +35,7 | +36,9 |
| +40°С | +17,9 | +20,6 | + 22,6 | +25,0 | +26,9 | +28,7 | +30,3 | +31,7 | +33,0 | +34,3 | +35,6 | +36,8 | +38,0 | +39,0 |
Tabelle 2. Gesättigte Dampfdrücke über einer flachen Wasseroberfläche (p sw) und Eis (psi).
| T, °C | psw, Pa | psi, Pa | T, °C | psw, Pa | psi, Pa | T, °C | psw, Pa | psi, Pa |
| -50 | 6,453 | 3,924 | -33 | 38,38 | 27,65 | -16 | 176,37 | 150,58 |
| -49 | 7,225 | 4,438 | -32 | 42,26 | 30,76 | -15 | 191,59 | 165,22 |
| -48 | 8,082 | 5,013 | -31 | 46,50 | 34,18 | -14 | 207,98 | 181,14 |
| -47 | 9,030 | 5,657 | -30 | 51,11 | 37,94 | -13 | 225,61 | 198,45 |
| -46 | 10,08 | 6,38 | -29 | 56,13 | 42,09 | -12 | 244,56 | 217,27 |
| -45 | 11,24 | 7,18 | -28 | 61,59 | 46,65 | -11 | 264,93 | 237,71 |
| -44 | 12,52 | 8,08 | -27 | 67,53 | 51,66 | -10 | 286,79 | 259,89 |
| -43 | 13,93 | 9,08 | -26 | 73,97 | 57,16 | -9 | 310,25 | 283,94 |
| -42 | 15,48 | 10,19 | -25 | 80,97 | 63,20 | -8 | 335,41 | 310,02 |
| -41 | 17,19 | 11,43 | -24 | 88,56 | 69,81 | -7 | 362,37 | 338,26 |
| -40 | 19,07 | 12,81 | -23 | 96,78 | 77,06 | -6 | 391,25 | 368,84 |
| -39 | 21,13 | 14,34 | -22 | 105,69 | 85,00 | -5 | 422,15 | 401,92 |
| -38 | 23,40 | 16,03 | -21 | 115,32 | 93,67 | -4 | 455,21 | 437,68 |
| -37 | 25,88 | 17,91 | -20 | 125,74 | 103,16 | -3 | 490,55 | 476,32 |
| -36 | 28,60 | 19,99 | -19 | 136,99 | 113,52 | -2 | 528,31 | 518,05 |
| -35 | 31,57 | 22,30 | -18 | 149,14 | 124,82 | -1 | 568,62 | 563,09 |
| -34 | 34,83 | 24,84 | -17 | 162,24 | 137,15 | 0 | 611,65 | 611,66 |
Tabelle 3. Sättigungsdampfdruckwerte über einer flachen Wasseroberfläche (p sw).
| T, °C | psw, Pa | T, °C | psw, Pa | T, °C | psw, Pa | T, °C | psw, Pa |
| 0 | 611,65 | 26 | 3364,5 | 52 | 13629,5 | 78 | 43684,4 |
| 1 | 657,5 | 27 | 3568,7 | 53 | 14310,3 | 79 | 45507,1 |
| 2 | 706,4 | 28 | 3783,7 | 54 | 15020,0 | 80 | 47393,4 |
| 3 | 758,5 | 29 | 4009,8 | 55 | 15759,6 | 81 | 49344,8 |
| 4 | 814,0 | 30 | 4247,6 | 56 | 16530,0 | 82 | 51363,3 |
| 5 | 873,1 | 31 | 4497,5 | 57 | 17332,4 | 83 | 53450,5 |
| 6 | 935,9 | 32 | 4760,1 | 58 | 18167,8 | 84 | 55608,3 |
| 7 | 1002,6 | 33 | 5036,0 | 59 | 19037,3 | 85 | 57838,6 |
| 8 | 1073,5 | 34 | 5325,6 | 60 | 19942,0 | 86 | 60143,3 |
| 9 | 1148,8 | 35 | 5629,5 | 61 | 20883,1 | 87 | 62524,2 |
| 10 | 1228,7 | 36 | 5948,3 | 62 | 21861,6 | 88 | 64983,4 |
| 11 | 1313,5 | 37 | 6282,6 | 63 | 22878,9 | 89 | 67522,9 |
| 12 | 1403,4 | 38 | 6633,1 | 64 | 23936,1 | 90 | 70144,7 |
| 13 | 1498,7 | 39 | 7000,4 | 65 | 25034,6 | 91 | 72850,8 |
| 14 | 1599,6 | 40 | 7385,1 | 66 | 26175,4 | 92 | 75643,4 |
| 15 | 1706,4 | 41 | 7787,9 | 67 | 27360,1 | 93 | 78524,6 |
| 16 | 1819,4 | 42 | 8209,5 | 68 | 28589,9 | 94 | 81496,5 |
| 17 | 1939,0 | 43 | 8650,7 | 69 | 29866,2 | 95 | 84561,4 |
| 18 | 2065,4 | 44 | 9112,1 | 70 | 31190,3 | 96 | 87721,5 |
| 19 | 2198,9 | 45 | 9594,6 | 71 | 32563,8 | 97 | 90979,0 |
| 20 | 2340,0 | 46 | 10098,9 | 72 | 33988,0 | 98 | 94336,4 |
| 21 | 2488,9 | 47 | 10625,8 | 73 | 35464,5 | 99 | 97795,8 |
| 22 | 2646,0 | 48 | 11176,2 | 74 | 36994,7 | 100 | 101359,8 |
| 23 | 2811,7 | 49 | 11750,9 | 75 | 38580,2 | ||
| 24 | 2986,4 | 50 | 12350,7 | 76 | 40222,5 | ||
| 25 | 3170,6 | 51 | 12976,6 | 77 | 41923,4 |
Tabelle 4. Werte der absoluten Feuchtigkeit von Gas mit einer relativen Feuchtigkeit von 100% für Wasser bei verschiedenen Temperaturen.
| T, °С | A, g / m 3 | T, °С | A, g / m 3 | T, °С | A, g / m 3 | T, °С | A, g / m 3 |
| -50 | 0,063 | -10 | 2,361 | 30 | 30,36 | 70 | 196,94 |
| -49 | 0,070 | -9 | 2,545 | 31 | 32,04 | 71 | 205,02 |
| -48 | 0,078 | -8 | 2,741 | 32 | 33,80 | 72 | 213,37 |
| -47 | 0,087 | -7 | 2,950 | 33 | 35,64 | 73 | 221,99 |
| -46 | 0,096 | -6 | 3,173 | 34 | 37,57 | 74 | 230,90 |
| -45 | 0,107 | -5 | 3,411 | 35 | 39,58 | 75 | 240,11 |
| -44 | 0,118 | -4 | 3,665 | 36 | 41,69 | 76 | 249,61 |
| -43 | 0,131 | -3 | 3,934 | 37 | 43,89 | 77 | 259,42 |
| -42 | 0,145 | -2 | 4,222 | 38 | 46,19 | 78 | 269,55 |
| -41 | 0,160 | -1 | 4,527 | 39 | 48,59 | 79 | 280,00 |
| -40 | 0,177 | 0 | 4,852 | 40 | 51,10 | 80 | 290,78 |
| -39 | 0,196 | 1 | 5,197 | 41 | 53,71 | 81 | 301,90 |
| -38 | 0,216 | 2 | 5,563 | 42 | 56,44 | 82 | 313,36 |
| -37 | 0,237 | 3 | 5,952 | 43 | 59,29 | 83 | 325,18 |
| -36 | 0,261 | 4 | 6,364 | 44 | 62,25 | 84 | 337,36 |
| -35 | 0,287 | 5 | 6,801 | 45 | 65,34 | 85 | 349,91 |
| -34 | 0,316 | 6 | 7,264 | 46 | 68,56 | 86 | 362,84 |
| -33 | 0,346 | 7 | 7,754 | 47 | 71,91 | 87 | 376,16 |
| -32 | 0,380 | 8 | 8,273 | 48 | 75,40 | 88 | 389,87 |
| -31 | 0,416 | 9 | 8,822 | 49 | 79,03 | 89 | 403,99 |
| -30 | 0,455 | 10 | 9,403 | 50 | 82,81 | 90 | 418,52 |
| -29 | 0,498 | 11 | 10,02 | 51 | 86,74 | 91 | 433,47 |
| -28 | 0,544 | 12 | 10,66 | 52 | 90,82 | 92 | 448,86 |
| -27 | 0,594 | 13 | 11,35 | 53 | 95,07 | 93 | 464,68 |
| -26 | 0,649 | 14 | 12,07 | 54 | 99,48 | 94 | 480,95 |
| -25 | 0,707 | 15 | 12,83 | 55 | 104,06 | 95 | 497,68 |
| -24 | 0,770 | 16 | 13,63 | 56 | 108,81 | 96 | 514,88 |
| -23 | 0,838 | 17 | 14,48 | 57 | 113,75 | 97 | 532,56 |
| -22 | 0,912 | 18 | 15,37 | 58 | 118,87 | 98 | 550,73 |
| -21 | 0,991 | 19 | 16,31 | 59 | 124,19 | 99 | 569,39 |
| -20 | 1,076 | 20 | 17,30 | 60 | 129,70 | 100 | 588,56 |
| -19 | 1,168 | 21 | 18,33 | 61 | 135,41 | ||
| -18 | 1,266 | 22 | 19,42 | 62 | 141,33 | ||
| -17 | 1,372 | 23 | 20,57 | 63 | 147,47 | ||
| -16 | 1,486 | 24 | 21,78 | 64 | 153,83 | ||
| -15 | 1,608 | 25 | 23,04 | 65 | 160,41 | ||
| -14 | 1,739 | 26 | 24,37 | 66 | 167,23 | ||
| -13 | 1,879 | 27 | 25,76 | 67 | 174,28 | ||
| -12 | 2,029 | 28 | 27,22 | 68 | 181,58 | ||
| -11 | 2,190 | 29 | 28,75 | 69 | 189,13 |
Lassen Sie uns ein Beispiel für die Verwendung der obigen Tabellen in der Praxis geben: Bei einer Kapazität von 10 m 3 / min „saugt“ er 10 Kubikmeter atmosphärische Luft pro Minute an.
Gesucht ist die Wassermenge, die in 10 Kubikmeter atmosphärischer Luft mit den Parametern Temperatur +25 °C, relative Luftfeuchtigkeit 85 % enthalten ist. Laut Tabelle 4 enthält Luft mit einer Temperatur von +25 °C und hundertprozentiger Luftfeuchtigkeit 23,04 g/m 3 Wasser. Dies bedeutet, dass ein Kubikmeter Luft bei 85% Luftfeuchtigkeit 0,85 * 23,04 \u003d 19,584 g Wasser und zehn - 195,84 g enthält.
Bei der Luftkompression nimmt das von ihr eingenommene Volumen ab. Die reduzierte Druckluftmenge bei einem Druck von 6 bar lässt sich nach dem Gesetz von Boyle-Mariotte berechnen (Lufttemperatur ändert sich nicht wesentlich):
P1 x V1 = P2 x V2
V2 = (P1 x V1) / P2
wo P1- atmosphärischer Druck gleich 1,013 bar;
V2\u003d (1,013 bar x 10 m 3) / (6 + 1,013) bar \u003d 1,44 m 3.
Das heißt, 10 Kubikmeter atmosphärische Luft werden beim Komprimieren in 1,44 m 3 Druckluft mit einem Überdruck von 6 bar am Ausgang des Kompressors "verwandelt".
… wie wirkt sich die relative Luftfeuchtigkeit auf die Trocknungsparameter von wasserbasierten Farben und Lacken aus?
Relative Luftfeuchtigkeit - hat einen erheblichen Einfluss sowohl auf die Geschwindigkeit als auch auf die Vollständigkeit der Trocknung einer wasserbasierten Farb- und Lackbeschichtung.
Die relative Luftfeuchtigkeit ist ein Parameter, der bestimmt, wie viel mehr Wasser die Luft bereit ist, in Form von Dampf aufzunehmen.
Relative Luftfeuchtigkeit
Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der Wasserdampfmenge in der Luft zur maximal möglichen Dampfmenge bei einer gegebenen Temperatur.
Aus der Definition wird zumindest deutlich, dass Luft nur eine begrenzte Menge Wasser enthalten kann und diese Menge von der Temperatur abhängt.
Bei einer Luftfeuchtigkeit von 100 % bedeutet dies, dass sich die maximal mögliche Menge an Wasserdampf in der Luft befindet und die Luft nicht mehr aufnehmen kann. Mit anderen Worten, die Verdunstung von Wasser ist unter diesen Bedingungen unmöglich.
Je niedriger die relative Luftfeuchtigkeit ist, desto mehr Wasser kann in Dampf umgewandelt werden und desto höher ist die Verdunstungsrate. Dieser Prozess ist jedoch nicht endlos - wenn die Verdunstung in einem geschlossenen Raum stattfindet (z. B. keine Haube im Trockner), hört die Verdunstung irgendwann auf.
Absolute Feuchtigkeit
Die Tabelle zeigt die Werte der absoluten Luftfeuchte bei einer relativen Luftfeuchte von 100 % im für uns interessierenden Temperaturbereich und das Verhalten des Parameters relative Luftfeuchte bei steigender Temperatur.
| Temperatur, °C | Absolut Feuchtigkeit, g/m³ | Relativ Feuchtigkeit, % 5 °C | Relativ Feuchtigkeit, % 15 °C |
| - 20 | 1,08 | - | - |
| - 15 | 1,61 | - | - |
| - 10 | 2,36 | - | - |
| - 5 | 3,41 | - | - |
| 0 | 4,85 | - | - |
| 5 | 6,80 | 100 | - |
| 10 | 9,40 | 72,35 | - |
| 15 | 12,83 | 53,01 | 100 |
| 20 | 17,30 | 39,31 | 74,17 |
| 25 | 23,04 | 29,52 | 55,69 |
| 30 | 30,36 | 22,40 | 42,26 |
| 35 | 39,58 | 17,19 | 32,42 |
Aus den obigen Daten ist ersichtlich, dass, während der Wert der absoluten Feuchtigkeit beibehalten wird, mit steigender Temperatur der Wert der relativen Feuchtigkeit abnimmt.
Der Wert der maximalen absoluten Feuchtigkeit bei einer bestimmten Temperatur ermöglicht es, die Effizienz des Trockners zu berechnen, oder genauer gesagt, die Ineffizienz des Trockners ohne Zwangsbelüftung.
Nehmen wir an, wir haben einen Trockner - ein Raum 7 mal 4 und eine Höhe von 3 Metern, das sind 84 Kubikmeter. Und angenommen, wir wollen in diesem Raum 100 Stück PVC-Fensterprofile oder 160 Fassadenplatten aus Glas oder Faserzementplatten in der Größe von 600 mal 600 mm trocknen; das ist etwa 60 qm. Oberflächen.
Um eine solche Oberfläche zu streichen, werden 6 Liter Farbe verwendet; Damit die Farbe vollständig trocknet, müssen ca. 2 Liter Wasser verdunsten. Gleichzeitig, laut Tabelle, bei einer Temperatur von 20 ° C, 84 Kubikmeter. Luft darf maximal 1,5 Liter Wasser enthalten.
Das heißt, selbst wenn die Luft anfangs keine absolute Feuchtigkeit hatte, trocknet die Farbe auf Wasserbasis in diesem Raum ohne Zwangsbelüftung nicht aus.
Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit
Da die vollständige Verdunstung von Wasser eine notwendige Bedingung für die Polymerisation einer wasserbasierten Lackbeschichtung ist, hat der Wert der relativen Luftfeuchtigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Trocknungsgeschwindigkeit und sogar auf die Leistung der Polymerbeschichtung.
Aber es ist nicht so beängstigend, wie es scheinen mag. Wenn Sie beispielsweise Außenluft mit 100 % relativer Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von 5 °C einbringen und auf 15 °C erwärmen, hat die Luft nur noch 53 % relative Luftfeuchtigkeit.
Die Feuchtigkeit ist nicht aus der Luft verschwunden, dh die absolute Feuchtigkeit hat sich nicht verändert, aber die Luft ist bereit, doppelt so viel Wasser aufzunehmen wie bei einer niedrigen Temperatur.
Das heißt, es ist nicht erforderlich, Luftentfeuchter oder Kondensatoren zu verwenden, um akzeptable Parameter zum Trocknen der Lackierung zu erhalten - es reicht aus, die Temperatur über die Umgebungstemperatur zu erhöhen.
Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Außenluft und der dem Trockner zugeführten Luft ist, desto geringer ist deren relative Luftfeuchtigkeit.