Feuchtigkeit in der Umgebung. Absolute und relative Luftfeuchtigkeit

Auf der Erde gibt es viele offene Stauseen, an deren Oberfläche Wasser verdunstet: Ozeane und Meere nehmen etwa 80 % der Erdoberfläche ein. Daher befindet sich immer Wasserdampf in der Luft.

Es ist leichter als Luft, weil die Molmasse von Wasser (18 * 10 -3 kg mol -1) kleiner ist als die Molmasse von Stickstoff und Sauerstoff, aus denen Luft hauptsächlich besteht. Daher steigt Wasserdampf auf. Gleichzeitig dehnt es sich aus, da in den oberen Schichten der Atmosphäre der Druck geringer ist als an der Erdoberfläche. Dieser Prozess kann näherungsweise als adiabat angesehen werden, da während der Zeit, in der er stattfindet, der Wärmeaustausch des Dampfes mit der Umgebungsluft keine Zeit hat, stattzufinden.

1. Erklären Sie, warum der Dampf in diesem Fall gekühlt wird.

Sie fallen nicht, weil sie in aufsteigenden Luftströmungen aufsteigen, genau wie Drachenflieger (Abb. 45.1). Aber wenn die Tropfen in den Wolken zu groß werden, fangen sie trotzdem an zu fallen: Es regnet(Abb. 45.2).

Wir fühlen uns wohl, wenn der Wasserdampfdruck an Zimmertemperatur(20 ºС) beträgt etwa 1,2 kPa.

2. Welchen Anteil (in Prozent) hat der angegebene Druck am Sättigungsdampfdruck bei gleicher Temperatur?
Hinweis. Verwenden Sie die Tabelle der gesättigten Wasserdampfdruckwerte für verschiedene Werte Temperatur. Es wurde im vorherigen Absatz vorgestellt. Hier ist eine detailliertere Tabelle.

Sie haben jetzt die relative Luftfeuchtigkeit ermittelt. Lassen Sie uns seine Definition geben.

Die relative Feuchte φ ist das prozentuale Verhältnis des Partialdrucks p von Wasserdampf zum Druck p n von Sattdampf bei gleicher Temperatur:

φ \u003d (p / pn) * 100%. (ein)

Komfortable Bedingungen für eine Person entsprechen einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50-60%. Wenn ein relative Luftfeuchtigkeit deutlich weniger, die Luft erscheint uns trocken und wenn mehr - feucht. Nähert sich die relative Luftfeuchtigkeit 100 %, wird die Luft als feucht empfunden. Gleichzeitig trocknen Pfützen nicht aus, da sich die Prozesse der Wasserverdunstung und Dampfkondensation gegenseitig kompensieren.

Die relative Luftfeuchtigkeit wird also daran gemessen, wie nahe der Wasserdampf in der Luft an der Sättigung ist.

Wenn Luft mit ungesättigtem Wasserdampf isotherm komprimiert wird, steigt sowohl der Luftdruck als auch der ungesättigte Dampfdruck. Der Wasserdampfdruck steigt aber nur bis zur Sättigung!

Bei einer weiteren Volumenabnahme steigt der Luftdruck weiter an und der Wasserdampfdruck bleibt konstant - er bleibt bei einer bestimmten Temperatur gleich dem Sättigungsdampfdruck. Der überschüssige Dampf kondensiert, dh er wird zu Wasser.

3. Der Behälter unter dem Kolben enthält Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 50 %. Das Anfangsvolumen unter dem Kolben beträgt 6 Liter, die Lufttemperatur 20 ° C. Die Luft wird isotherm verdichtet. Nehmen Sie an, dass das Volumen des aus Dampf gebildeten Wassers gegenüber dem Volumen von Luft und Dampf vernachlässigt werden kann.
a) Wie groß ist die relative Luftfeuchtigkeit, wenn das Volumen unter dem Kolben 4 Liter beträgt?
b) Bei welchem ​​Volumen unter dem Kolben wird der Dampf gesättigt?
c) Wie groß ist die Anfangsmasse des Dampfes?
d) Wie oft nimmt die Dampfmasse ab, wenn das Volumen unter dem Kolben gleich 1 Liter wird?
e) Wie viel Wasser wird kondensiert?

2. Wie hängt die relative Luftfeuchtigkeit von der Temperatur ab?

Betrachten wir, wie sich Zähler und Nenner in Formel (1), die die relative Luftfeuchtigkeit bestimmt, mit steigender Temperatur ändern.
Der Zähler ist der Druck des ungesättigten Wasserdampfes. Sie ist direkt proportional zur absoluten Temperatur (denken Sie daran, dass Wasserdampf durch die Zustandsgleichung für ideale Gase gut beschrieben wird).

4. Um wie viel Prozent steigt der Druck des ungesättigten Dampfes bei einem Temperaturanstieg von 0 °C auf 40 °C?

Und nun wollen wir sehen, wie sich der Sättigungsdampfdruck, der im Nenner steht, in diesem Fall ändert.

5. Wie oft steigt der Sattdampfdruck bei einem Temperaturanstieg von 0 °C auf 40 °C?

Die Ergebnisse dieser Aufgaben zeigen, dass mit steigender Temperatur der gesättigte Dampfdruck viel schneller ansteigt als der Druck des ungesättigten Dampfes, weshalb die nach Formel (1) bestimmte relative Luftfeuchtigkeit mit steigender Temperatur schnell abnimmt. Dementsprechend steigt die relative Feuchtigkeit, wenn die Temperatur abnimmt. Nachfolgend gehen wir näher darauf ein.

Bei der Lösung der folgenden Aufgabe helfen Ihnen die ideale Gaszustandsgleichung und die obige Tabelle.

6. Bei 20 °C betrug die relative Luftfeuchtigkeit 100 %. Die Lufttemperatur stieg auf 40 ° C und die Wasserdampfmasse blieb unverändert.
a) Welchen Anfangsdruck hatte der Wasserdampf?
b) Wie hoch war der endgültige Wasserdampfdruck?
c) Wie groß ist der Sättigungsdampfdruck bei 40°C?
d) Wie groß ist die relative Luftfeuchte im Endzustand?
e) Wie wird diese Luft vom Menschen wahrgenommen: als trocken oder als feucht?

7. An einem nassen Herbsttag beträgt die Außentemperatur 0 °C. Die Raumtemperatur beträgt 20 ºС, die relative Luftfeuchtigkeit 50 %.
a) Wo ist der Wasserdampfpartialdruck größer: drinnen oder draußen?
b) In welche Richtung geht der Wasserdampf, wenn das Fenster geöffnet wird – in den Raum oder aus dem Raum?
c) Wie groß wäre die relative Luftfeuchtigkeit im Raum, wenn der Wasserdampfpartialdruck im Raum gleich dem Wasserdampfpartialdruck draußen wäre?

8. Nasse Gegenstände sind normalerweise schwerer als trockene: Zum Beispiel ist ein nasses Kleid schwerer als ein trockenes, und feuchtes Brennholz ist schwerer als trockenes. Dies erklärt sich dadurch, dass das Gewicht der darin enthaltenen Feuchtigkeit zum Eigengewicht des Körpers addiert wird. Aber bei Luft ist es umgekehrt: Feuchte Luft ist leichter als trockene Luft! Wie erklärt man es?

3. Taupunkt

Wenn die Temperatur sinkt, steigt die relative Luftfeuchtigkeit der Luft (obwohl sich die Masse des Wasserdampfs in der Luft nicht ändert).
Wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100 % erreicht, ist der Wasserdampf gesättigt. (Unter besonderen Bedingungen kann übersättigter Dampf gewonnen werden. Er wird in Nebelkammern zum Nachweis von Spuren (Spuren) von Elementarteilchen an Beschleunigern verwendet.) Bei weiterer Temperaturabnahme beginnt Wasserdampf zu kondensieren: Tau fällt. Daher wird die Temperatur, bei der ein bestimmter Wasserdampf gesättigt wird, als Taupunkt für diesen Dampf bezeichnet.

9. Erklären Sie, warum Tau (Abbildung 45.3) normalerweise in den frühen Morgenstunden fällt.

Betrachten Sie ein Beispiel für die Ermittlung des Taupunkts für Luft mit einer bestimmten Temperatur und einer bestimmten Luftfeuchtigkeit. Dazu benötigen wir die folgende Tabelle.

10. Ein Mann mit Brille betrat den Laden von der Straße und stellte fest, dass seine Brille beschlagen war. Wir nehmen an, dass die Temperatur des Glases und der angrenzenden Luftschicht gleich der Temperatur der Außenluft ist. Die Lufttemperatur im Lager beträgt 20 ºС, die relative Luftfeuchtigkeit 60%.
a) Ist der Wasserdampf in der Luftschicht neben den Brillengläsern gesättigt?
b) Wie hoch ist der Wasserdampfpartialdruck im Speicher?
c) Bei welcher Temperatur ist der Wasserdampfdruck gleich dem Sättigungsdampfdruck?
d) Wie ist die Außentemperatur?

11. In einem durchsichtigen Zylinder unter dem Kolben befindet sich Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 21 %. Die anfängliche Lufttemperatur beträgt 60 ° C.
a) Auf welche Temperatur muss die Luft bei konstantem Volumen abgekühlt werden, damit Tau in den Zylinder fällt?
b) Wie oft muss das Luftvolumen bei konstanter Temperatur reduziert werden, damit Tau in den Zylinder fällt?
c) Luft wird zunächst isotherm verdichtet und dann bei konstantem Volumen abgekühlt. Der Tau begann zu fallen, als die Lufttemperatur auf 20 ° C fiel. Wie oft hat sich das Luftvolumen im Vergleich zum Anfangsvolumen verringert?

12. Warum ist intensive Hitze bei hoher Luftfeuchtigkeit schwieriger zu ertragen?

4. Feuchtigkeitsmessung

Die Luftfeuchtigkeit wird häufig mit einem Psychrometer gemessen (Abb. 45.4). (Aus dem Griechischen „psychros“ – kalt. Dieser Name ist darauf zurückzuführen, dass die Messwerte eines feuchten Thermometers niedriger sind als bei trockenen.) Es besteht aus einer trockenen und einer feuchten Kugel.

Feuchtkugelwerte sind niedriger als Trockenkugelwerte, da die Flüssigkeit beim Verdampfen abkühlt. Je niedriger die relative Luftfeuchtigkeit ist, desto intensiver ist die Verdunstung.

13. Welches Thermometer in Abbildung 45.4 befindet sich links?

Anhand der Messwerte von Thermometern können Sie also die relative Luftfeuchtigkeit bestimmen. Dazu wird eine psychrometrische Tabelle verwendet, die häufig auf dem Psychrometer selbst platziert wird.

Um die relative Luftfeuchtigkeit zu bestimmen, ist Folgendes erforderlich:
- Thermometer ablesen (in diesem Fall 33 ºС und 23 ºС);
- Suchen Sie in der Tabelle die Zeile, die den Trockenthermometer-Messwerten entspricht, und die Spalte, die der Differenz der Thermometer-Messwerte entspricht (Abb. 45.5);
- Lesen Sie am Schnittpunkt von Zeile und Spalte den Wert der relativen Luftfeuchtigkeit ab.

14. Bestimmen Sie anhand der psychrometrischen Tabelle (Abb. 45.5), bei welchen Thermometerwerten die relative Luftfeuchtigkeit 50 % beträgt.

Zusätzliche Fragen und Aufgaben

15. In einem Gewächshaus mit einem Volumen von 100 m3 muss eine relative Luftfeuchtigkeit von mindestens 60 % aufrechterhalten werden. Am frühen Morgen bei einer Temperatur von 15 ° C fiel Tau in das Gewächshaus. Die Tagestemperatur im Gewächshaus stieg auf 30 ° C.
a) Wie hoch ist der Wasserdampfpartialdruck im Gewächshaus bei 15°C?
b) Wie groß ist die Wasserdampfmasse im Gewächshaus bei dieser Temperatur?
c) Wie hoch ist der minimal zulässige Wasserdampfpartialdruck in einem Gewächshaus bei 30°C?
d) Wie groß ist die Wasserdampfmasse im Gewächshaus?
e) Welche Wassermenge muss im Gewächshaus verdunstet werden, um die erforderliche relative Luftfeuchtigkeit darin aufrechtzuerhalten?

16. Auf dem Psychrometer zeigen beide Thermometer die gleiche Temperatur an. Wie hoch ist die relative Luftfeuchtigkeit? Erkläre deine Antwort.

Du wirst brauchen

• - Quecksilberthermometer;
• - hermetisches Gefäß;
• - Tabelle der Abhängigkeit des gesättigten Wasserdampfes von der Temperatur;
• - Psychrometer.

Anweisung

Zur direkten Feuchtigkeitsmessung nehmen Sie eine Probe Luft in einen verschlossenen Behälter geben und mit dem Abkühlen beginnen. Ab einem bestimmten Zeitpunkt bildet sich Tau an den Gefäßwänden (Dampf kondensiert), notieren Sie die Temperatur, bei der dies geschieht. Finden Sie anhand einer speziellen Tabelle die Dichte des gesättigten Dampfes bei der Temperatur, bei der er kondensiert. Das wird das Absolute sein Feuchtigkeit Luft, die abgetastet wurde.

Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit mit zwei Thermometern Nehmen Sie zwei identische Thermometer. Flüssigkeiten sind besser Quecksilberthermometer. Wickeln Sie Gaze auf ein Fläschchen mit der Arbeitsflüssigkeit von einem von ihnen und befeuchten Sie es dann mit viel Wasser. Nachdem Sie eine Weile gewartet haben, lesen Sie die Thermometer in Celsius ab. Finden Sie dann den Temperaturunterschied zwischen dem nassen und dem trockenen Thermometer, die Messwerte des Thermometers sind entweder gleich oder niedriger als die des trockenen. Suchen Sie in der psychrometrischen Tabelle die Spalte mit den Messwerten der Trockenkugel und finden Sie den Wert, der dem, was die Messung anzeigt, am nächsten kommt. Suchen Sie dann in der Zeile den Wert, der der berechneten Differenz zwischen den Messwerten von Trocken- und Nassthermometern entspricht. Die Zelle enthält den Relativwert Feuchtigkeit Luft in Prozent.

Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit mit einem HaarhygrometerDa Rosshaar je nach Luftfeuchtigkeit seine Länge verändert Luft, festziehen und an einem empfindlichen Dynamometer befestigen. Stärke kann verwendet werden, um den Verwandten zu bestimmen Feuchtigkeit Luft. Diese Messung ist am wenigsten genau.

Hilfreicher Rat

Bei Berechnungen kann der Druck des gesättigten Dampfes durch seine Dichte ersetzt werden, dies hat keinen Einfluss auf das Ergebnis.

Die Luftfeuchtigkeit misst, wie viel Wasserdampf in der Luft ist. Ein wichtiger Umweltindikator der Umgebung ist die relative Luftfeuchtigkeit. Wenn sie zu wenig oder zu wenig nimmt hohe Werte, ein Mensch wird schnell müde, seine Wahrnehmung, sein Gedächtnis und sein Wohlbefinden verschlechtern sich.

Anweisung

Luftfeuchtigkeit ist absolut und relativ. Absolute Feuchtigkeit f zeigt echter Betrag Wasserdampf nach Masse, der sich in einer Luft befindet. Um die absolute Luftfeuchtigkeit zu ermitteln, teilen Sie die Dampfmasse durch das Gesamtvolumen. Maßeinheiten - pro Kubikmeter, g / m³.

Es gibt ein Konzept der maximalen absoluten Feuchtigkeit bei einer festen Temperatur. Tatsache ist, dass die Dichte in einem bestimmten Moment des thermodynamischen Gleichgewichts nicht unbegrenzt zunehmen kann. Dies ist der Zustand des Systems, in dem makroskopische Parameter wie Temperatur, Volumen, Druck, Entropie zeitlich konstant sind. Diese Werte schwanken um ihre Durchschnittswerte, wenn man maximal von den Effekten isoliert ist Außenumgebung.

Wenn also zwischen Dampf und Luft ein thermodynamisches Gleichgewicht eintritt, wird die Luft als mit Dampf gesättigt bezeichnet. Die Feuchtigkeit der mit Dampf gesättigten Luft ist maximal. Sie wird auch Sättigungsgrenze genannt. Sie ist auch in g/m³ angegeben. Sie können es als F bezeichnen.

Absolute Feuchtigkeit

Die absolute Feuchtigkeit ist die Dichte des Wasserdampfs in der Luft, also die Masse an Wasserdampf, die tatsächlich in einen Kubikmeter Luft passt. Der Indikator wird in Gramm pro Kubikmeter gemessen.

Luft ist durchaus in der Lage, einen Zustand vollständiger Sättigung zu erreichen, was darauf zurückzuführen ist, dass sie bei konstanter Temperatur nur eine bestimmte Menge Dampf aufnehmen kann. Diese absolute Feuchtigkeit (wenn die Luft vollständig gesättigt ist) wird als Feuchtigkeitskapazität bezeichnet.

Relative Luftfeuchtigkeit

Die Feuchtigkeitskapazität hängt direkt von der Temperatur ab und nimmt mit ihrer Zunahme stark zu. Wenn wir das Verhältnis der absoluten Luftfeuchtigkeit der Luft bei einer bestimmten Temperatur zu ihrer Feuchtigkeitskapazität bei derselben Temperatur berechnen, erhalten wir einen Indikator namens.

Wenn wir die Werte des relativen Feuchtigkeitsindex auf der Skala der Erde analysieren, ist er in der Äquatorialzone, in den polaren Breiten und innerhalb der Kontinente mittlerer Breite am höchsten Winterzeit, und ist am niedrigsten in subtropischen und . Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftfeuchtigkeit schnell ab.

Wie erkennt man die relative luftfeuchtigkeit

Zur Bestimmung des Wertes der relativen Luftfeuchtigkeit wird ein spezielles Gerät verwendet - ein Psychrometer. Tatsächlich ist dies ein System aus zwei Thermometern. Auf einen von ihnen wird eine Gazeabdeckung gelegt, deren Spitze ins Wasser abgesenkt wird. Das zweite Thermometer arbeitet im Normalmodus und zeigt den Wert der aktuellen Lufttemperatur an. Das erste, ein Thermometer mit Gehäuse, zeigt mehr niedrige Temperatur(Schließlich wird Wärme verbraucht, wenn Feuchtigkeit aus der Abdeckung verdunstet).

Der vom Feuchtkugelthermometer angezeigte Temperaturwert wird als Kühlgrenze bezeichnet, und die Differenz zwischen den Trocken- und Feuchtkugelmesswerten wird als psychrometrische Differenz bezeichnet. In diesem Fall ist die relative Luftfeuchtigkeit umgekehrt proportional zur psychrometrischen Differenz: Je niedriger die Luftfeuchtigkeit, desto mehr Feuchtigkeit kann die Luft aufnehmen.

Um einen numerischen Indikator für die relative Luftfeuchtigkeit zu erhalten, müssen Sie den Wert der absoluten Luftfeuchtigkeit durch die maximal mögliche Luftfeuchtigkeit dividieren. Das Ergebnis wird in der Regel in Prozent ausgedrückt.

Der Indikator der Luftfeuchtigkeit ist sehr wichtig, denn wenn die Luftfeuchtigkeit zu niedrig oder zu hoch ist, verschlechtert sich das Wohlbefinden eines Menschen, die Leistungsfähigkeit sinkt, die Wahrnehmung und das Gedächtnis verschlechtern sich. Außerdem müssen bei streng definierten Grenzwerten der Luftfeuchtigkeit Lebensmittel, Baumaterialien und viele elektronische Bauteile gelagert werden.

Betrachten Sie nun das Gerät und das Funktionsprinzip Psychrometer- ein genaueres Instrument zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Das Psychrometer hat zwei Thermometer: trocken und nass. Sie werden so genannt, weil sich das Ende eines der Thermometer in der Luft befindet und das Ende des zweiten mit einem in Wasser getauchten Stück Gaze zusammengebunden ist (siehe Abbildung). Die Verdunstung von Wasser von der Oberfläche der Gaze führt zu einer Abnahme ihrer Temperatur. Das zweite, „trockene“ Thermometer zeigt die übliche Lufttemperatur an. Die vom Psychrometer gemessenen Temperaturwerte können gemäß der Tabelle (siehe unten) in relative Luftfeuchtigkeit umgerechnet werden.

Trockenkugel, °C	Unterschied in den Thermometerablesungen, °C
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Relative Luftfeuchtigkeit, %
18	91	82	73	65	56	49	41	34	27
20	91	83	74	66	59	51	44	37	30
22	92	83	76	68	61	54	47	40	34
24	92	84	77	69	62	56	49	43	37

Betrachten Sie ein Beispiel. Nehmen wir an, die Raumtemperatur beträgt 20 °C und die Feuchtkugeltemperatur 15 °C. Das heißt, der Unterschied in den Messwerten von Thermometern beträgt 5 ° C. In der Tabelle gehen wir in Zeile „20“ zur Spalte „5“. Wir lesen dort die Zahl: 59. Folglich beträgt die relative Luftfeuchtigkeit in dem Raum, in dem das Psychrometer hängt, genau 59 %.

Wenn in der Luft, in der sich das Psychrometer befindet, wenig Wasserdampf vorhanden ist, erfolgt die Verdunstung von der Oberfläche der Gaze intensiv. Dieser verbraucht nach der Formel Q=rm (siehe § 6-d) die dem Wasser „entzogene“ Wärme an der Gaze und kühlt nach der Formel $Q=C\cdot m\cdot \Delta t ab ^o$ (siehe § 6-c). So Eine Feuchtkugel zeigt eine niedrigere Temperatur als eine Trockenkugel. Wenn die Luft so feucht ist, dass der darin enthaltene Wasserdampf gesättigt ist, findet keine Verdunstung von Wasser von der Oberfläche der Gaze statt. Daher zeigen beide Thermometer gleiche Temperaturen an, was bedeutet, dass die relative Luftfeuchtigkeit 100 % beträgt.

Überprüfen Sie, wie Sie den Stoff gelernt haben:

1. Der Zweck dieses Abschnitts ist es, ...
2. Die Luftfeuchtigkeit ist nicht nur für die menschliche Gesundheit wichtig, sondern auch für ...
3. Warum ist es wichtig, dass der Wasserdampf in der Luft nicht (fast) gesättigt ist?
4. Wir stellen eine neue vor physikalische Größe sollte zeigen...
5. Die relative Luftfeuchtigkeit errechnet sich aus dem Verhältnis der Dichte von Wasserdampf in der Luft zu ...
6. Das Haarhygrometer ist...
7. Das Hygrometer reagiert auf eine Änderung der relativen Luftfeuchtigkeit ...
8. Das Hygrometer ermöglicht (fähig) die relative Luftfeuchtigkeit zu messen, da ...
9. Der Vorteil bei der Verwendung eines Hygrometers zur Messung der Luftfeuchtigkeit besteht darin, dass sein Pfeil ...
10. Anstelle eines Hygrometers wird oft ein Psychrometer als ...
11. Warum zeigt das rechte Thermometer eines Psychrometers normalerweise eine niedrigere Temperatur an?
12. Eine speziell erstellte sogenannte psychrometrische Tabelle dient dazu, ...
13. Wenn die Raumtemperatur 30 °C und die Feuchtkugeltemperatur 25 °C beträgt, dann ...
14. Unter welchen Bedingungen verdunstet Wasser schnell von der Oberfläche der Gaze?
15. Nasse Gaze und damit das richtige Thermometer kühlt ab, da ...
16. Unter welchen Bedingungen zeigen beide Thermometer die gleiche Temperatur an?

Der Sättigungsdampfdruck von Wasser steigt mit steigender Temperatur stark an. Daher kommt es bei isobarer (dh bei konstantem Druck) Abkühlung von Luft mit konstanter Dampfkonzentration zu einem Moment (Taupunkt), an dem der Dampf gesättigt ist. In diesem Fall kondensiert der „zusätzliche“ Dampf in Form von Nebel, Tau oder Eiskristallen. Die Prozesse der Sättigung und Kondensation von Wasserdampf spielen eine große Rolle in der Atmosphärenphysik: die Prozesse der Wolkenbildung und der Entstehung atmosphärische Fronten Die bei der Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf freigesetzte Wärme, die weitgehend durch Sättigungs- und Kondensationsprozesse bestimmt wird, liefert einen Energiemechanismus für die Entstehung und Entwicklung tropischer Wirbelstürme (Hurrikane).

Die relative Luftfeuchtigkeit ist der einzige hygrometrische Indikator der Luft, der eine direkte instrumentelle Messung ermöglicht.

Schätzung der relativen Luftfeuchtigkeit

Die relative Feuchte eines Wasser-Luft-Gemisches lässt sich abschätzen, wenn seine Temperatur bekannt ist ( T) und Taupunkttemperatur ( T d), nach folgender Formel:

R H = P s (T d) P s (T) × 100 % , (\displaystyle RH=((P_(s)(T_(d))) \over (P_(s)(T)))\times 100 \%,)

wo PS ist der Sättigungsdampfdruck für die entsprechende Temperatur, der sich aus der Arden-Buck-Formel berechnen lässt:

P s (T) = 6,1121 exp ⁡ ((18,678 − T / 234,5) × T 257,14 + T) , (\displaystyle P_(s)(T)=6,1121\exp \left((\frac ((18,678-T/ 234,5)\times T)(257,14+T))\right),)

Ungefähre Berechnung

Die relative Luftfeuchtigkeit lässt sich ungefähr mit folgender Formel berechnen:

R H ≈ 100 − 5 (T − 25 T d) . (\displaystyle R\!H\approx 100-5(T-25T_(d)).)

Das heißt, für jedes Grad Celsius Unterschied zwischen Lufttemperatur und Taupunkttemperatur nimmt die relative Luftfeuchtigkeit um 5 % ab.

Zusätzlich kann die relative Luftfeuchtigkeit aus einem psychrometrischen Diagramm geschätzt werden.

Übersättigter Wasserdampf

In Abwesenheit von Kondensationszentren ist bei sinkender Temperatur die Bildung eines übersättigten Zustands möglich, dh die relative Feuchtigkeit wird mehr als 100%. Ionen oder Aerosolpartikel können als Kondensationszentren wirken, auf der Kondensation von übersättigtem Dampf auf Ionen, die während des Durchgangs eines geladenen Teilchens in einem solchen Paar gebildet werden, basiert das Funktionsprinzip einer Nebelkammer und Diffusionskammern: Wassertröpfchen kondensieren Auf den gebildeten Ionen bildet sich eine sichtbare Spur (Spur ) eines geladenen Teilchens.

Ein weiteres Beispiel für die Kondensation von übersättigtem Wasserdampf sind die Kondensstreifen von Flugzeugen, die entstehen, wenn übersättigter Wasserdampf auf Rußpartikeln in Triebwerksabgasen kondensiert.

Mittel und Methoden der Kontrolle

Zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit werden Geräte verwendet, die als Psychrometer und Hygrometer bezeichnet werden. Augusts Psychrometer besteht aus zwei Thermometern - trocken und nass. Eine Feuchtkugeltemperatur ist niedriger als eine Trockenkugel, weil ihr Tank in ein mit Wasser getränktes Tuch gewickelt ist, das ihn beim Verdunsten abkühlt. Die Verdunstungsrate hängt von der relativen Luftfeuchtigkeit ab. Nach dem Zeugnis von Trocken- und Nassthermometern wird die relative Luftfeuchtigkeit nach psychrometrischen Tabellen ermittelt. BEIM In letzter Zeit Integrierte Feuchtesensoren (meist mit Spannungsausgang) begannen sich zu verbreiten, basierend auf der Eigenschaft einiger Polymere, ihre elektrischen Eigenschaften (z. B. die Dielektrizitätskonstante des Mediums) unter dem Einfluss von in der Luft enthaltenem Wasserdampf zu ändern.

Die für eine Person angenehme Luftfeuchtigkeit wird durch Dokumente wie GOST und SNIP bestimmt. Sie regulieren, dass im Winter in Innenräumen die optimale Luftfeuchtigkeit für eine Person 30-45% beträgt, im Sommer 30-60%. Die Daten für SNIP sind etwas anders: 40-60% für jede Jahreszeit, der Höchstwert beträgt 65%, aber für sehr feuchte Regionen - 75%.

Um die metrologischen Eigenschaften von Geräten zur Messung der Feuchtigkeit zu bestimmen und zu bestätigen, werden spezielle (exemplarische) Referenzinstallationen verwendet - Klimakammern (Hygrostate) oder dynamische Gasfeuchtegeneratoren.

Bedeutung

Die relative Luftfeuchtigkeit ist ein wichtiger ökologischer Umweltindikator. Wenn die Luftfeuchtigkeit zu niedrig oder zu hoch ist, schnelle Ermüdbarkeit Mensch, Beeinträchtigung der Wahrnehmung und des Gedächtnisses. Menschliche Schleimhäute trocknen aus, bewegliche Oberflächen reißen und bilden Mikrorisse, in die Viren, Bakterien und Mikroben direkt eindringen. Niedrige relative Luftfeuchtigkeit (bis zu 5-7%) in den Räumen einer Wohnung, eines Büros wird in Regionen mit längerem Stehen niedriger negativer Außentemperaturen festgestellt. Typischerweise führt eine Dauer von bis zu 1-2 Wochen bei Temperaturen unter -20°C zu einer Austrocknung der Räumlichkeiten. Ein wesentlicher Verschlechterungsfaktor bei der Aufrechterhaltung der relativen Luftfeuchtigkeit ist der Luftaustausch bei niedrigen Minustemperaturen. Je mehr Luftaustausch in den Räumen stattfindet, desto schneller entsteht in diesen Räumen eine niedrige (5-7 %) relative Luftfeuchtigkeit.

Das Lüften von Räumen bei Frostwetter, um die Luftfeuchtigkeit zu erhöhen, ist ein grober Fehler - das ist der größte effektive Methode das Gegenteil erreichen. Der Grund für diesen weit verbreiteten Irrglauben liegt in der allseits aus Wettervorhersagen bekannten Wahrnehmung der relativen Luftfeuchtigkeit. Dies sind Prozentsätze einer bestimmten Zahl, aber diese Zahl ist für den Raum und die Straße unterschiedlich! Diese Zahl können Sie einer Tabelle entnehmen, die Temperatur und absolute Luftfeuchtigkeit miteinander verknüpft. Beispielsweise bedeutet 100 % Außenluftfeuchtigkeit bei -15 °C 1,6 g Wasser pro Kubikmeter, aber die gleiche Luft (und das gleiche Gramm) bei +20 °C bedeutet nur 8 % Luftfeuchtigkeit.

Lebensmittel, Baustoffe und sogar viele elektronische Komponenten können innerhalb eines fest definierten Bereichs relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Viele technologische Prozesse laufen nur unter strenger Kontrolle des Wasserdampfgehalts in der Luft des Produktionsraums ab.

Die Luftfeuchtigkeit im Raum kann verändert werden.

Luftbefeuchter werden verwendet, um die Luftfeuchtigkeit zu erhöhen.

Die Funktionen zum Trocknen (Senken der Luftfeuchtigkeit) der Luft sind in den meisten Klimaanlagen und in Form von separaten Geräten - Lufttrocknern - implementiert.

In der Blumenzucht

Die relative Luftfeuchtigkeit in Gewächshäusern und Wohnräumen, die der Pflanzenzucht dienen, unterliegt Schwankungen, die durch die Jahreszeit, die Lufttemperatur, den Grad und die Häufigkeit des Gießens und Besprühens von Pflanzen, das Vorhandensein von Luftbefeuchtern, Aquarien oder anderen Behältern bedingt sind eine offene Wasseroberfläche, Lüftungs- und Heizsysteme. Kakteen und viele Sukkulenten vertragen trockene Luft leichter als viele tropische und subtropische Pflanzen.
In der Regel für Pflanzen, deren Heimat feucht ist Regenwald, das Optimum liegt bei 80-95 % relativer Luftfeuchtigkeit (im Winter kann sie auf 65-75 % reduziert werden). Für Pflanzen warmer Subtropen - 75-80%, kalte Subtropen - 50-75% (Lewkoy, Alpenveilchen, Aschenpflanze usw.)
Bei der Pflanzenhaltung in Wohnräumen leiden viele Arten unter trockener Luft. Dies spiegelt sich vor allem in

Relative Luftfeuchtigkeit

Das Verhältnis des tatsächlichen Wertes der absoluten Feuchte zu ihrem maximal möglichen Wert bei gleicher Temperatur wird als relative Feuchte bezeichnet.

Relative Feuchte φ bezeichnen:

In der Regel wird die relative Luftfeuchtigkeit dann in Prozent angegeben

∙ 100, % und ∙ 100, %.

Für trockene Luft φ = 0 %, feuchte gesättigte Luft hat φ = 100 %.

Die Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit erfolgt durch die Zugabe von Wasserdampf. Wird gleichzeitig feuchte Luft bei konstantem Wasserdampfpartialdruck abgekühlt, so steigt φ bis auf φ = 100 % an.

Die Temperatur, bei der der Sättigungszustand feuchter Luft erreicht ist, wird als Taupunkttemperatur bezeichnet und bezeichnet t p .

Bei Temperaturen darunter t p Die Luft bleibt gesättigt, während überschüssige Feuchtigkeit herausfällt feuchte Luft in Form von Wassertropfen oder Nebel. Diese Eigenschaft ist die Grundlage des Definitionsprinzips t p Instrument namens Hygrometer.

Bei der Verarbeitung von feuchter Luft (Heizen, Kühlen) ändert sich der Anteil an trockener Luft darin nicht, daher ist es ratsam, alle spezifischen Werte auf 1 kg trockene Luft zu beziehen.

Die Masse an Wasserdampf pro 1 kg trockener Luft wird als Feuchtigkeitsgehalt bezeichnet .

Der Feuchtigkeitsgehalt wird mit bezeichnet d, gemessen in g/kg.

Aus der Definition folgt:

Unter der Annahme, dass Wasserdampf und trockene Luft ideale Gase sind, können wir schreiben:

p p V p = m p R p T p und p c V c = m c R c T s.

Wir teilen sie Term für Term und unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Gasgemischen (Dampf und trockene Luft nehmen das gleiche Volumen ein und haben die gleiche Temperatur), d.h. Vp \u003d Vc und T p \u003d T s), wir bekommen:

(3.5)

Aus Gleichung (3.5) folgt, dass der Feuchtigkeitsgehalt bei gegebenem Luftdruck (p bar) nur vom Partialdruck des Wasserdampfes abhängt. In Ausdruck (3.5) können Sie den Wert der relativen Feuchtigkeit φ eingeben: also unter Berücksichtigung von (3.3)

. (3.6)

Aus Gleichung (3.5) bestimmen wir den Wasserdampfpartialdruck in feuchter Luft über den Feuchtigkeitsgehalt:

. (3.7)

3.2.2. ID-Diagramm für feuchte Luft

Die Bestimmung der Parameter der feuchten Luft und die Berechnung der Prozesse der Wärme- und Stoffübertragung wird bei der Verwendung erheblich vereinfacht Ich würde- das Diagramm, das 1918 von L. K. Ramzin vorgeschlagen wurde. Das Diagramm (Abb. 3.3) wurde für einen barometrischen Druck von 745 mm Hg erstellt. Kunst, d. h. 99,3 kPa (durchschnittlicher Jahresdruck in Zentralrussland), kann aber auch für andere verwendet werden Luftdruck innerhalb akzeptabler Genauigkeit.

Beim Erstellen eines Diagramms entlang der Ordinatenachse wird die spezifische Enthalpie trockener Luft aufgetragen - ich, und entlang der Abszisse Feuchtigkeitsgehalt - d. Um den für Berechnungen am häufigsten verwendeten Bereich zu erweitern, der gesättigter feuchter Luft entspricht, wurde der Winkel zwischen den Achsen gleich 135 0 gewählt. Horizontal wird eine Hilfsachse eingezeichnet, auf die von der geneigten Achse die Feuchtigkeitswerte projiziert werden. Obwohl die Abszissenachse normalerweise nicht in das Diagramm eingezeichnet ist, verlaufen die Isenthalpen parallel dazu, sodass sie im Diagramm als schräge Geraden dargestellt sind. Die Linien d = const werden parallel zur y-Achse gezeichnet.

Werte d= konstant und ich= const bilden ein Koordinatengitter, auf dem Linien konstanter Temperaturen (Isothermen) und gekrümmte Linien relativer Feuchte (φ=const) aufgetragen sind.

Um Isothermen zu konstruieren, ist es notwendig, die Enthalpie in Bezug auf den Feuchtigkeitsgehalt auszudrücken. Die Enthalpie feuchter Luft, basierend auf der Additivitätsbedingung, wird ausgedrückt als

Ich \u003d Ich c + Ich p .

Teilen wir die Werte dieser Gleichung durch die Masse trockener Luft, erhalten wir:

ich = ic + .

Wenn der zweite Term multipliziert und durch die Masse des Dampfes dividiert wird, erhalten wir:

(3.8)

Zählt man die Enthalpie von 0 0 C, kann Ausdruck (3.8) geschrieben werden:

i = c pc t + d (r 0 + c p p t), (3.9)

wo c Stk und c p p sind die Massenwärmekapazitäten von trockener Luft und Dampf;

r0– Phasenübergangswärme von Wasser in Dampf bei 0 0 С;

t– aktueller Temperaturwert.

Unter der Annahme, dass die Wärmekapazitäten von trockener Luft und Dampf im Bereich der gemessenen Temperaturen konstant sind, gilt für eine feste t Gleichung (3.9) darstellt lineare Abhängigkeitich aus d. Daher Isothermen in Koordinaten Ich würde werden gerade Linien sein.

Unter Verwendung des Ausdrucks (3.6) und tabellarischer Abhängigkeiten des Sattdampfdrucks von der Temperatur p n \u003d f (t), Es ist nicht schwierig, Kurven der relativen Luftfeuchtigkeit zu zeichnen. Wenn Sie also eine Kurve für ein bestimmtes φ erstellen, werden mehrere Temperaturwerte aus den von ihnen bestimmten Tabellen ausgewählt p n und nach (3.6) berechnen wir d. Punkte mit Koordinaten verbinden t ich, d ich Linie erhalten wir die Kurve φ = const. Die Linien (φ = const) haben die Form von divergierenden Kurven, die bei t = 99,4 0 C (dem Siedepunkt von Wasser bei einem Druck von 745 mm Hg) brechen und dann vertikal verlaufen. Die Kurve φ=100% teilt die Diagrammfläche in zwei Teile. Oberhalb der Kurve befindet sich ein Bereich feuchter Luft mit ungesättigtem Dampf und darunter ein Bereich feuchter Luft mit gesättigtem und teilweise kondensiertem Dampf. Die Isothermen, die den Temperaturen der adiabatischen Sättigung der Luft (t m) im Diagramm entsprechen, verlaufen in einem leichten Winkel zu den Isenthalpen und sind durch gestrichelte Linien dargestellt. Sie werden mit einem "nassen" Thermometer gemessen und bezeichnet t m. Auf der Kurve φ \u003d 100% schneiden sich die Isothermen von trockenen und nassen Thermometern an einem Punkt. Im unteren Teil des Diagramms ist gemäß Gleichung (3.7) die Abhängigkeit p p \u003d f (d) für p bar \u003d 745 mm Hg aufgetragen.

Mit Hilfe des id-Diagramms können Sie, wenn Sie zwei beliebige Parameter kennen, alle anderen Parameter der feuchten Luft bestimmen. Also zum Beispiel für Zustand A

(siehe Abb. 3.6) haben wir t a , i a , φ a , d a , p pa, t p . Die Werte der Temperatur t a , der Enthalpie i a und des Feuchtigkeitsgehalts d a sind die Projektion des Punktes A auf die Achsen i, d und t. Der Wert der relativen Feuchtigkeit wird durch den Wert auf der Kurve charakterisiert, die durch diesen Zustand verläuft.

Zur Bestimmung der Taupunkttemperatur muss Punkt A auf die Kurve φ = 100 % projiziert werden. Die durch diese Projektion verlaufende Isotherme ergibt den Wert von t p . Der Dampfdruck wird durch den Feuchtigkeitsgehalt d a und die Linie p p \u003d f (d) bestimmt.

Wenn die Luft erwärmt wird, ändert sich ihr Feuchtigkeitsgehalt nicht (d=const), aber die Enthalpie steigt, sodass der Erwärmungsprozess auf dem id-Diagramm durch die vertikale Gerade AB dargestellt wird.

Die Luftkühlung findet ebenfalls bei d=const statt; die Enthalpie nimmt ab (Linie CE) und die relative Feuchtigkeit steigt bis zum Taupunkt, der der Schnittpunkt der Kühllinie CE mit der Kurve φ = 100 % ist.

Beim Trocknen des Materials wird die Luft befeuchtet. Wird in diesem Fall die für die Verdunstung von Feuchtigkeit aufgewendete Wärme der Luft entnommen, so wird dieser Vorgang näherungsweise (ohne Berücksichtigung der Wasserenthalpie) als Isoenthalpie betrachtet, da die verbrauchte Wärme wieder an die Luft abgegeben wird zusammen mit der verdunsteten Feuchtigkeit. Daher wird im id - Diagramm der Trocknungsprozess durch eine gerade Linie CR parallel zu den Linien i = const dargestellt.

Bei der Luftbefeuchtung mit Dampf (KM-Linie) erhöht sich die Enthalpie der feuchten Luft. Die Zustandsparameter (i m, d m) werden durch die anfänglichen (i k, d k) bestimmt. aus den Wärme- und Stoffbilanzen des Mischprozesses

ich m \u003d ich k + d p ich p und d m \u003d d k + d p,

wobei i p und d p die Enthalpie bzw. die zugeführte Dampfmenge pro 1 kg trockener Luft sind.

Beim Mischen von feuchten Luftströmen werden die Parameter der Mischung anhand der Massen-, Enthalpie- und Feuchtigkeitsbilanzen bestimmt. Wenn die Strömungsgeschwindigkeiten der feuchten Luft in den gemischten Strömungen und und die Enthalpien und der Feuchtigkeitsgehalt jeweils i 1 , d 1 und i 2 , d 2 sind, dann lauten die Gleichungen zur Bestimmung der Enthalpie und des Feuchtigkeitsgehalts der Mischung wie folgt:

ich cm \u003d (ich 1 m 1 + ich 2 m 2) / (m 1 + m 2) ,

d cm \u003d (d 1 m 1 + d 2 m 2) / (m 1 + m 2).

Beim Mischen zweier Luftströme darf die relative Feuchtigkeit der Mischung nicht mehr als 100 % betragen.