رطوبت در محیط. رطوبت مطلق و نسبی هوا

مخازن باز زیادی روی زمین وجود دارد که از سطح آنها آب تبخیر می شود: اقیانوس ها و دریاها حدود 80٪ از سطح زمین را اشغال می کنند. بنابراین همیشه بخار آب در هوا وجود دارد.

از هوا سبکتر است زیرا جرم مولی آب (18*10-3 کیلوگرم مول -1) کمتر از جرم مولی نیتروژن و اکسیژن است که عمدتاً هوا از آن تشکیل شده است. بنابراین بخار آب بالا می رود. در همان زمان، منبسط می شود، زیرا در لایه های بالایی جو فشار کمتر از سطح زمین است. این فرآیند را می توان تقریباً آدیاباتیک در نظر گرفت، زیرا در طول مدت زمانی که انجام می شود، تبادل حرارتی بخار با هوای اطراف زمان لازم برای وقوع ندارد.

1. توضیح دهید که چرا بخار در این حالت خنک می شود.

آنها سقوط نمی کنند زیرا در جریان های هوای صعودی اوج می گیرند، همانطور که گلایدرهای آویزان اوج می گیرند (شکل 45.1). اما وقتی قطرات ابرها خیلی بزرگ می شوند، به هر حال شروع به ریزش می کنند: هوا بارانی است(شکل 45.2).

ما احساس راحتی می کنیم زمانی که فشار بخار آب در دمای اتاق(20 ºС) حدود 1.2 کیلو پاسکال است.

2. فشار نشان داده شده فشار بخار اشباع در همان دما چه قسمتی (به درصد) است؟
سرنخ. از جدول مقادیر فشار بخار آب اشباع استفاده کنید ارزش های مختلفدرجه حرارت. در پاراگراف قبلی ارائه شد. در اینجا یک جدول دقیق تر است.

اکنون رطوبت نسبی هوا را پیدا کرده اید. بیایید تعریف آن را ارائه دهیم.

رطوبت نسبی φ نسبت درصد فشار جزئی p بخار آب به فشار p n بخار اشباع شده در همان دما است:

φ \u003d (p / p n) * 100%. (یک)

شرایط راحت برای یک فرد مطابق با رطوبت نسبی 50-60٪ است. اگر یک رطوبت نسبیبه طور قابل توجهی کمتر، هوا به نظر ما خشک است، و اگر بیشتر - مرطوب باشد. هنگامی که رطوبت نسبی به 100٪ نزدیک می شود، هوا مرطوب در نظر گرفته می شود. در عین حال، گودال ها خشک نمی شوند، زیرا فرآیندهای تبخیر آب و تراکم بخار یکدیگر را جبران می کنند.

بنابراین، رطوبت نسبی هوا بر اساس میزان نزدیک بودن بخار آب موجود در هوا به اشباع، قضاوت می شود.

اگر هوای دارای بخار آب غیر اشباع در آن به صورت همدما فشرده شود، هم فشار هوا و هم فشار بخار غیراشباع افزایش می یابد. اما فشار بخار آب فقط تا زمانی که اشباع شود افزایش می یابد!

با کاهش بیشتر حجم، فشار هوا همچنان افزایش می یابد و فشار بخار آب ثابت خواهد بود - در دمای معین برابر با فشار بخار اشباع شده باقی می ماند. بخار اضافی متراکم می شود، یعنی تبدیل به آب می شود.

3. مخزن زیر پیستون حاوی هوا با رطوبت نسبی 50 درصد است. حجم اولیه زیر پیستون 6 لیتر، دمای هوا 20 ºС است. هوا به صورت ایزوترمال فشرده می شود. فرض کنید حجم آب تشکیل شده از بخار را می توان در مقایسه با حجم هوا و بخار نادیده گرفت.
الف) وقتی حجم زیر پیستون 4 لیتر شد رطوبت نسبی هوا چقدر خواهد بود؟
ب) بخار در زیر پیستون در چه حجمی اشباع می شود؟
ج) جرم اولیه بخار چقدر است؟
د) وقتی حجم زیر پیستون برابر با 1 لیتر شود جرم بخار چند برابر کاهش می یابد؟
ه) چه مقدار آب متراکم خواهد شد؟

2. رطوبت نسبی چگونه به دما بستگی دارد؟

اجازه دهید در نظر بگیریم که چگونه صورت و مخرج در فرمول (1) که رطوبت نسبی هوا را تعیین می کند، با افزایش دما تغییر می کند.
شمارنده فشار بخار آب غیر اشباع است. با دمای مطلق نسبت مستقیم دارد (به یاد بیاورید که بخار آب با معادله گاز ایده آل حالت به خوبی توضیح داده شده است).

4. با افزایش دما از 0 º C به 40 º C فشار بخار غیر اشباع چند درصد افزایش می یابد؟

و اکنون بیایید ببینیم فشار بخار اشباع شده که در مخرج است چگونه در این مورد تغییر می کند.

5. فشار بخار اشباع با افزایش دما از 0 º C به 40 º C چند بار افزایش می یابد؟

نتایج این وظایف نشان می دهد که با افزایش دما، فشار بخار اشباع شده بسیار سریعتر از فشار بخار غیراشباع افزایش می یابد، بنابراین رطوبت نسبی هوا که با فرمول (1) تعیین می شود، با افزایش دما به سرعت کاهش می یابد. بر این اساس، با کاهش دما، رطوبت نسبی افزایش می یابد. در زیر به این موضوع با جزئیات بیشتری نگاه خواهیم کرد.

هنگام انجام کار زیر، معادله حالت گاز ایده آل و جدول بالا به شما کمک می کند.

6. در 20 ºС رطوبت نسبی هوا برابر با 100 درصد بود. دمای هوا به 40 درجه سانتیگراد افزایش یافت و جرم بخار آب بدون تغییر باقی ماند.
الف) فشار اولیه بخار آب چقدر بوده است؟
ب) فشار بخار آب نهایی چقدر بود؟
ج) فشار بخار اشباع در 40 درجه سانتی گراد چقدر است؟
د) رطوبت نسبی هوا در حالت نهایی چقدر است؟
ه) این هوا توسط شخص چگونه درک می شود: خشک یا مرطوب؟

7. در یک روز مرطوب پاییزی، دمای بیرون 0 ºС است. دمای اتاق 20 ºС، رطوبت نسبی 50٪ است.
الف) فشار جزئی بخار آب در کجا بیشتر است: داخل یا خارج؟
ب) اگر پنجره باز شود بخار آب به کدام سمت می رود - داخل اتاق یا خارج از اتاق؟
ج) اگر فشار جزئی بخار آب در اتاق با فشار جزئی بخار آب بیرون برابر شود، رطوبت نسبی اتاق چقدر خواهد بود؟

8. اجسام خیس معمولاً سنگین تر از خشک هستند: مثلاً لباس خیس از لباس خشک سنگین تر است و هیزم مرطوب از لباس خشک سنگین تر است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که وزن رطوبت موجود در آن به وزن خود بدن اضافه می شود. اما در مورد هوا، وضعیت برعکس است: هوای مرطوب سبک تر از هوای خشک است! چگونه آن را توضیح دهیم؟

3. نقطه شبنم

هنگامی که دما کاهش می یابد، رطوبت نسبی هوا افزایش می یابد (البته جرم بخار آب موجود در هوا تغییر نمی کند).
هنگامی که رطوبت نسبی هوا به 100% می رسد، بخار آب اشباع می شود. (تحت شرایط خاص، بخار فوق اشباع را می توان به دست آورد. این بخار در اتاقک های ابری برای تشخیص ردیابی (ردیابی) ذرات بنیادی در شتاب دهنده ها استفاده می شود.) با کاهش بیشتر دما، بخار آب شروع به متراکم شدن می کند: شبنم می ریزد. بنابراین دمایی که بخار آب معین در آن اشباع می شود، نقطه شبنم آن بخار نامیده می شود.

9. توضیح دهید که چرا شبنم (شکل 45.3) معمولاً در ساعات اولیه صبح می بارد.

مثالی از یافتن نقطه شبنم برای هوای با دمای معین با رطوبت معین را در نظر بگیرید. برای این کار به جدول زیر نیاز داریم.

10. مردی عینکی از خیابان وارد مغازه شد و متوجه شد که عینکش مه گرفته است. فرض می کنیم که دمای شیشه و لایه هوای مجاور آنها برابر با دمای هوای بیرون است. دمای هوا در فروشگاه 20 ºС، رطوبت نسبی 60٪ است.
الف) آیا بخار آب موجود در لایه هوای مجاور عدسی های لیوان اشباع شده است؟
ب) فشار جزئی بخار آب در انبار چقدر است؟
ج) فشار بخار آب در چه دمایی برابر با فشار بخار اشباع است؟
د) دمای بیرون چگونه است؟

11. در یک سیلندر شفاف زیر پیستون هوا با رطوبت نسبی 21٪ است. دمای اولیه هوا 60 درجه سانتیگراد است.
الف) هوا با حجم ثابت تا چه دمایی باید خنک شود تا شبنم در سیلندر بیفتد؟
ب) حجم هوا در دمای ثابت چند برابر باید کاهش یابد تا شبنم در سیلندر بیفتد؟
ج) ابتدا هوا به صورت همدما فشرده شده و سپس با حجم ثابت سرد می شود. هنگامی که دمای هوا به 20 درجه سانتیگراد کاهش یافت، شبنم شروع به ریزش کرد. حجم هوا نسبت به اولیه چند برابر کاهش پیدا کرد؟

12. چرا تحمل گرمای شدید با رطوبت زیاد دشوارتر است؟

4. اندازه گیری رطوبت

رطوبت هوا اغلب با یک سایکرومتر اندازه گیری می شود (شکل 45.4). (از یونانی "psychros" - سرد. این نام به این دلیل است که خوانش دماسنج مرطوب کمتر از دماسنج خشک است.) از یک لامپ خشک و یک لامپ مرطوب تشکیل شده است.

خوانش لامپ مرطوب کمتر از لامپ خشک است زیرا مایع با تبخیر خنک می شود. هر چه رطوبت نسبی هوا کمتر باشد، تبخیر شدیدتر است.

13. کدام دماسنج در شکل 45.4 در سمت چپ قرار دارد؟

بنابراین، با توجه به خوانش دماسنج ها، می توانید رطوبت نسبی هوا را تعیین کنید. برای این کار از یک جدول سایکرومتریک استفاده می شود که اغلب روی خود سایکرومتر قرار می گیرد.

برای تعیین رطوبت نسبی هوا لازم است:
- اندازه گیری دماسنج ها (در این مورد 33 ºС و 23 ºС)؛
- ردیف مربوط به خوانش دماسنج خشک، و ستون مربوط به اختلاف در قرائت دماسنج را در جدول پیدا کنید (شکل 45.5).
- در تقاطع ردیف و ستون، مقدار رطوبت نسبی هوا را بخوانید.

14. با استفاده از جدول سایکرومتری (شکل 45.5)، تعیین کنید که رطوبت نسبی هوا در چه قرائتی از دماسنج 50٪ است.

سوالات و وظایف اضافی

15. در گلخانه ای با حجم 100 متر مکعب، حفظ رطوبت نسبی حداقل 60 درصد ضروری است. در اوایل صبح در دمای 15 درجه سانتیگراد، شبنم در گلخانه افتاد. دمای روز در گلخانه به 30 درجه سانتیگراد افزایش یافت.
الف) فشار جزئی بخار آب در گلخانه در دمای 15 درجه سانتی گراد چقدر است؟
ب) جرم بخار آب در گلخانه در این دما چقدر است؟
ج) حداقل فشار جزئی مجاز بخار آب در گلخانه در دمای 30 درجه سانتی گراد چقدر است؟
د) جرم بخار آب در گلخانه چقدر است؟
ه) چه جرمی از آب در گلخانه باید تبخیر شود تا رطوبت نسبی مورد نیاز در آن حفظ شود؟

16. روی سایکرومتر، هر دو دماسنج دمای یکسانی را نشان می دهند. رطوبت نسبی هوا چقدر است؟ پاسخ خود را توضیح دهید.

شما نیاز خواهید داشت

• - دماسنج جیوه ای؛
• - ظرف هرمتیک؛
• - جدول وابستگی بخار آب اشباع به دما؛
• - روان سنج

دستورالعمل

برای اندازه گیری مستقیم رطوبت، نمونه برداری کنید هواداخل یک ظرف در بسته و شروع به خنک کردن آن کنید. در شبنم خاصی روی دیواره های ظرف ظاهر می شود (بخار متراکم می شود)، دمایی که در آن این اتفاق می افتد را یادداشت کنید. با استفاده از یک جدول مخصوص، چگالی بخار اشباع را در دمایی که متراکم شده است، پیدا کنید. این امر مطلق خواهد بود رطوبت هوا، که نمونه برداری شد.

تعیین رطوبت نسبی با دو دماسنج دو دماسنج یکسان بگیرید. مایعات بهتره دماسنج های جیوه ای. گاز را روی یک ویال با مایع عامل یکی از آنها بپیچید، سپس آن را با آب فراوان مرطوب کنید. پس از مدتی انتظار، از دماسنج ها بر حسب سانتیگراد خوانش بگیرید. سپس تفاوت دما بین دماسنج مرطوب و خشک را پیدا کنید، خوانش دماسنج یا یکسان یا کمتر از دماسنج خشک خواهد بود. در جدول سایکرومتریک، ستون قرائت لامپ خشک را پیدا کنید و نزدیکترین را به آنچه اندازه گیری نشان داد پیدا کنید. سپس، در خط، مقدار مربوط به اختلاف محاسبه شده بین قرائت دماسنج های خشک و مرطوب را پیدا کنید، سلول حاوی نسبی خواهد بود. رطوبت هوادر درصد

تعیین رطوبت نسبی با رطوبت سنج مو از آنجایی که موی اسب بسته به رطوبت طول خود را تغییر می دهد. هواآن را سفت کرده و به دینامومتر حساس وصل کنید. می توان از قدرت برای تعیین نسبی استفاده کرد رطوبت هوا. این اندازه گیری کمترین دقت را خواهد داشت.

مشاوره مفید

در محاسبات، فشار بخار اشباع شده را می توان با چگالی آن جایگزین کرد، این تأثیری بر نتیجه نخواهد داشت.

رطوبت میزان بخار آب موجود در هوا را اندازه گیری می کند. یکی از شاخص های مهم محیطی محیط، رطوبت نسبی است. اگر او خیلی کم یا خیلی کم کند ارزش های بالا، فرد به سرعت خسته می شود، ادراک، حافظه و رفاه او بدتر می شود.

دستورالعمل

رطوبت مطلق و نسبی است. رطوبت مطلق f را نشان می دهد مقدار واقعیبخار آب بر حسب جرم که در یک هوا است. برای یافتن رطوبت مطلق هوا، جرم بخار را بر حجم کل تقسیم کنید. واحدهای اندازه گیری - در هر متر مکعب، گرم در متر مکعب.

مفهوم حداکثر رطوبت مطلق در دمای ثابت وجود دارد. واقعیت این است که چگالی نمی تواند به طور نامحدود افزایش یابد، در یک لحظه معین تعادل ترمودینامیکی. این حالت سیستمی است که در آن پارامترهای ماکروسکوپی مانند دما، حجم، فشار، آنتروپی در زمان ثابت هستند. این مقادیر در صورتی که حداکثر از اثرات جدا شده باشد، حول مقادیر متوسط ​​خود نوسان می کنند محیط خارجی.

بنابراین، هنگامی که تعادل ترمودینامیکی بین بخار و هوا رخ می دهد، گفته می شود که هوا از بخار اشباع شده است. رطوبت هوای اشباع شده با بخار حداکثر است. به آن حد اشباع نیز می گویند. او همچنین در گرم / متر مکعب است. می توانید از آن به عنوان F یاد کنید.

رطوبت مطلق

رطوبت مطلق، چگالی بخار آب موجود در هوا است، به عبارت دیگر، جرم بخار آبی که در واقع در یک متر مکعب هوا قرار می گیرد. این نشانگر بر حسب گرم بر متر مکعب اندازه گیری می شود.

هوا کاملاً قادر است به حالت اشباع کامل برسد ، این به این دلیل است که در دمای ثابت فقط مقدار مشخصی بخار را جذب می کند. این رطوبت مطلق (زمانی که هوا کاملاً اشباع شده است) ظرفیت رطوبت نامیده می شود.

رطوبت نسبی

ظرفیت رطوبت به طور مستقیم به دما بستگی دارد و با افزایش آن به شدت افزایش می یابد. اگر نسبت رطوبت مطلق هوا را در یک دمای خاص به ظرفیت رطوبت آن در همان دما محاسبه کنیم، شاخصی به دست می آید که به آن می گویند.

اگر مقادیر شاخص رطوبت نسبی را در مقیاس زمین تجزیه و تحلیل کنیم، آنگاه در منطقه استوایی، در عرض های جغرافیایی قطبی و در داخل قاره های عرض جغرافیایی میانی در بالاترین میزان است. زمان زمستان، و کمترین آن در نیمه گرمسیری و . با افزایش ارتفاع، رطوبت هوا به سرعت کاهش می یابد.

چگونه رطوبت نسبی را بشناسیم

برای تعیین مقدار رطوبت نسبی، از دستگاه خاصی استفاده می شود - روان سنج. در واقع این یک سیستم دو دماسنج است. روی یکی از آنها یک روکش گاز قرار داده می شود که نوک آن در آب پایین می آید. دماسنج دوم در حالت عادی کار می کند و مقدار دمای فعلی هوا را نشان می دهد. اولی، یک دماسنج با کیس، بیشتر نشان می دهد دمای پایین(بالاخره، وقتی رطوبت از پوشش تبخیر می شود، گرما مصرف می شود).

مقدار دمایی که توسط دماسنج حباب مرطوب نشان داده می شود حد خنک کننده و تفاوت بین داده های لامپ خشک و مرطوب را اختلاف سایکرومتریک می نامند. در این مورد، رطوبت نسبی هوا با تفاوت سایکرومتریک نسبت معکوس دارد: هر چه رطوبت کمتر باشد، هوا می تواند رطوبت بیشتری جذب کند.

برای به دست آوردن یک شاخص عددی رطوبت نسبی، باید مقدار رطوبت مطلق را بر حداکثر رطوبت ممکن تقسیم کنید. نتیجه معمولاً به صورت درصد بیان می شود.

شاخص رطوبت هوا بسیار مهم است، زیرا اگر رطوبت خیلی کم یا زیاد باشد، رفاه فرد بدتر می شود، کارایی کاهش می یابد، ادراک و حافظه بدتر می شود. علاوه بر این، با محدودیت های کاملاً تعریف شده رطوبت هوا، ذخیره مواد غذایی، مصالح ساختمانی و بسیاری از قطعات الکترونیکی ضروری است.

اکنون دستگاه و اصل کار را در نظر بگیرید روان سنج- ابزار دقیق تری برای اندازه گیری رطوبت هوا. روان سنج دارای دو دماسنج خشک و مرطوب است. آنها به این دلیل نامیده می شوند که انتهای یکی از دماسنج ها در هوا است و انتهای دومی با یک تکه گاز غوطه ور در آب گره خورده است (شکل را ببینید). تبخیر آب از سطح گاز منجر به کاهش دمای آن می شود. دماسنج دوم، "خشک" دمای معمولی هوا را نشان می دهد. مقادیر دمای اندازه گیری شده توسط روان سنج را می توان طبق جدول به رطوبت نسبی هوا تبدیل کرد (به زیر مراجعه کنید).

لامپ خشک، درجه سانتیگراد	تفاوت در قرائت دماسنج، درجه سانتیگراد
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	رطوبت نسبی، ٪
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

یک مثال را در نظر بگیرید. فرض کنید دمای اتاق 20 درجه سانتیگراد و دمای حباب مرطوب 15 درجه سانتیگراد است. یعنی اختلاف قرائت دماسنج ها 5 درجه سانتی گراد است. در جدول، در خط "20"، به ستون "5" می رویم. عدد را در آنجا می خوانیم: 59. در نتیجه رطوبت نسبی هوا در اتاقی که سایکرومتر آویزان است دقیقاً 59٪ است.

اگر بخار آب کمی در هوای جایی که سایکرومتر قرار دارد وجود داشته باشد، تبخیر از سطح گاز به شدت ادامه می یابد. طبق فرمول Q=rm (نگاه کنید به § 6-d)، این گرمای "گرفته شده" از آب روی گاز را مصرف می کند و طبق فرمول $Q=C\cdot m\cdot \Delta t خنک می شود. ^o$ (نگاه کنید به § 6-c). بنابراین لامپ مرطوب دمای کمتری نسبت به لامپ خشک نشان می دهد.اگر هوا به حدی مرطوب باشد که بخار آب موجود در آن اشباع شود، در این صورت هیچ تبخیر آب از سطح گاز وجود نخواهد داشت. بنابراین، هر دو دماسنج دمای یکسانی را نشان خواهند داد و این بدان معنی است که رطوبت نسبی هوا 100٪ است.

نحوه یادگیری مطالب را بررسی کنید:

1. هدف از این بخش بررسی ...
2. رطوبت هوا نه تنها برای سلامت انسان، بلکه برای...
3. چرا مهم است که بخار آب موجود در هوا (تقریباً) اشباع نشده باشد؟
4. ما در حال معرفی جدید هستیم کمیت فیزیکیباید نشان دهد ...
5. رطوبت نسبی با نسبت چگالی بخار آب موجود در هوا به ...
6. رطوبت سنج مو ...
7. رطوبت سنج به تغییر رطوبت نسبی هوا پاسخ می دهد ...
8. رطوبت سنج امکان اندازه گیری رطوبت نسبی هوا را (قابلیت) می دهد، زیرا ...
9. راحتی استفاده از رطوبت سنج برای اندازه گیری رطوبت این است که فلش آن ...
10. به جای رطوبت سنج، اغلب از روان سنج به عنوان ...
11. چرا دماسنج سمت راست روان سنج معمولا دمای کمتری را نشان می دهد؟
12. یک جدول به اصطلاح سایکرومتریک که به طور ویژه تدوین شده است برای ...
13. اگر دمای اتاق 30 درجه سانتیگراد و دمای حباب مرطوب 25 درجه سانتیگراد باشد، ...
14. در چه شرایطی تبخیر آب از سطح گاز به سرعت انجام می شود؟
15. گاز مرطوب و با آن دماسنج مناسب خنک می شود، زیرا ...
16. در چه شرایطی هر دو دماسنج دمای یکسانی را نشان می دهند؟

فشار بخار اشباع آب با افزایش دما به شدت افزایش می یابد. بنابراین، با خنک کردن هم‌بار (یعنی در فشار ثابت) هوا با غلظت بخار ثابت، لحظه‌ای (نقطه شبنم) می‌رسد که بخار اشباع می‌شود. در این مورد، بخار "اضافی" به شکل مه، شبنم یا کریستال های یخ متراکم می شود. فرآیندهای اشباع و تراکم بخار آب نقش بزرگی در فیزیک جو بازی می کند: فرآیندهای تشکیل ابر و تشکیل. جبهه های جویتا حد زیادی توسط فرآیندهای اشباع و تراکم تعیین می شود، گرمای آزاد شده در طول تراکم بخار آب اتمسفر مکانیزم انرژی را برای ظهور و توسعه طوفان های استوایی (طوفان ها) فراهم می کند.

رطوبت نسبی تنها شاخص رطوبت سنجی هوا است که امکان اندازه گیری مستقیم ابزاری را فراهم می کند.

تخمین رطوبت نسبی

رطوبت نسبی مخلوط آب و هوا را می توان در صورتی تخمین زد که دمای آن مشخص باشد. تی) و دمای نقطه شبنم ( T d، طبق فرمول زیر:

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

جایی که صفشار بخار اشباع برای دمای مربوطه است که می تواند از فرمول آردن باک محاسبه شود:

Ps (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)\بار T)(257.14+T))\راست))

محاسبه تقریبی

رطوبت نسبی را می توان تقریباً با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:

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

یعنی به ازای هر درجه سانتیگراد اختلاف دمای هوا و دمای نقطه شبنم، رطوبت نسبی 5 درصد کاهش می یابد.

علاوه بر این، رطوبت نسبی را می توان از نمودار سایکرومتریک تخمین زد.

بخار آب فوق اشباع

در غیاب مراکز تراکم، هنگامی که دما کاهش می یابد، تشکیل یک حالت فوق اشباع امکان پذیر است، یعنی رطوبت نسبی بیش از 100٪ می شود. یون ها یا ذرات آئروسل می توانند به عنوان مراکز تراکم عمل کنند، این بر اساس تراکم بخار فوق اشباع بر روی یون هایی است که در طی عبور ذره باردار به شکلی جفت تشکیل می شود که اصل عملکرد یک محفظه ابر و اتاق های انتشار است: متراکم شدن قطرات آب. روی یون‌های تشکیل‌شده، یک ردپای قابل مشاهده از یک ذره باردار تشکیل می‌شود.

نمونه دیگری از چگالش بخار آب فوق اشباع، contrails هواپیما است که زمانی رخ می دهد که بخار آب فوق اشباع روی ذرات دوده در اگزوز موتور متراکم شود.

ابزارها و روش های کنترل

برای تعیین رطوبت هوا از دستگاه هایی استفاده می شود که به آنها سایکرومتر و رطوبت سنج می گویند. روان سنج آگوست از دو دماسنج خشک و مرطوب تشکیل شده است. دمای یک لامپ مرطوب کمتر از یک لامپ خشک است زیرا مخزن آن در پارچه ای آغشته به آب پیچیده شده است که هنگام تبخیر آن را خنک می کند. میزان تبخیر به رطوبت نسبی هوا بستگی دارد. بر اساس شهادت دماسنج های خشک و مرطوب، رطوبت نسبی هوا بر اساس جداول سایکرومتریک مشخص می شود. AT اخیراسنسورهای رطوبت یکپارچه (معمولاً با خروجی ولتاژ) به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند، بر اساس خاصیت برخی از پلیمرها برای تغییر مشخصات الکتریکی آنها (مانند ثابت دی الکتریک محیط) تحت تأثیر بخار آب موجود در هوا.

رطوبت هوای راحت برای یک فرد توسط اسنادی مانند GOST و SNIP تعیین می شود. آنها تنظیم می کنند که در زمستان در داخل خانه، رطوبت مطلوب برای یک فرد 30-45٪ است، در تابستان - 30-60٪. داده های SNIP کمی متفاوت است: 40-60٪ برای هر زمان از سال، حداکثر سطح 65٪ است، اما برای مناطق بسیار مرطوب - 75٪.

برای تعیین و تأیید ویژگی های مترولوژیکی دستگاه های اندازه گیری رطوبت، از تاسیسات مرجع ویژه (نمونه ای) استفاده می شود - اتاقک های آب و هوایی (هیگروستات) یا ژنراتورهای دینامیکی رطوبت گاز.

معنی

رطوبت نسبی هوا یک شاخص اکولوژیکی مهم محیط است. اگر رطوبت خیلی کم یا خیلی زیاد باشد، خستگی سریعانسان، اختلال در ادراک و حافظه. غشاهای مخاطی انسان خشک می شوند، سطوح متحرک ترک می خورند، ریزترک هایی ایجاد می کنند، جایی که ویروس ها، باکتری ها و میکروب ها مستقیماً به آن نفوذ می کنند. رطوبت نسبی کم (حداکثر 5-7٪) در محل یک آپارتمان، دفتر در مناطقی با ماندگاری طولانی مدت دمای منفی کم در فضای باز مشاهده می شود. به طور معمول، مدت زمان حداکثر 1-2 هفته در دمای کمتر از -20 درجه سانتیگراد منجر به خشک شدن محل می شود. یک عامل مخرب قابل توجه در حفظ رطوبت نسبی تبادل هوا در دماهای منفی پایین است. هر چه تبادل هوا در محل بیشتر باشد، رطوبت نسبی کم (5-7%) سریعتر در این محل ایجاد می شود.

تهویه اتاق ها در هوای یخبندان به منظور افزایش رطوبت یک اشتباه فاحش است - این بیشتر است روش موثربرعکس دست یابد. دلیل این تصور غلط گسترده درک ارقام رطوبت نسبی است که از پیش بینی های هواشناسی برای همه شناخته شده است. اینها درصدهایی از یک عدد مشخص است، اما این عدد برای اتاق و خیابان متفاوت است! می توانید این عدد را از جدولی که دما و رطوبت مطلق را به هم مرتبط می کند، دریافت کنید. به عنوان مثال، 100٪ رطوبت هوای بیرون در 15- درجه سانتیگراد به معنای 1.6 گرم آب در هر متر مکعب است، اما همین هوا (و همان گرم) در +20 درجه سانتیگراد به معنای تنها 8٪ رطوبت است.

محصولات غذایی، مصالح و مواد ساختمانیو حتی بسیاری از قطعات الکترونیکی را می توان در یک محدوده کاملاً تعریف شده از رطوبت نسبی ذخیره کرد. بسیاری از فرآیندهای فناوری تنها با کنترل دقیق محتوای بخار آب در هوای اتاق تولید رخ می دهد.

رطوبت اتاق را می توان تغییر داد.

از دستگاه های مرطوب کننده برای افزایش رطوبت استفاده می شود.

عملکردهای خشک کردن (کاهش رطوبت) هوا در اکثر دستگاه های تهویه مطبوع و در قالب دستگاه های جداگانه - خشک کن هوا اجرا می شود.

در پرورش گل

رطوبت نسبی هوا در گلخانه ها و اماکن مسکونی مورد استفاده برای کاشت گیاه در معرض نوساناتی است که به دلیل فصل، دمای هوا، درجه و دفعات آبیاری و سمپاشی گیاهان، وجود رطوبت ساز، آکواریوم یا ظروف دیگر است. یک سطح آب باز، سیستم های تهویه و گرمایش. کاکتوس ها و بسیاری از گیاهان آبدار هوای خشک را راحت تر از بسیاری از گیاهان گرمسیری و نیمه گرمسیری تحمل می کنند.
به عنوان یک قاعده، برای گیاهانی که سرزمین آنها مرطوب است جنگل های بارانی، بهینه رطوبت نسبی 80-95٪ است (در زمستان می توان آن را به 65-75٪ کاهش داد). برای گیاهان نیمه گرمسیری گرم - 75-80٪، مناطق نیمه گرمسیری سرد - 50-75٪ (levkoy، cyclamens، cineraria و غیره)
هنگام نگهداری گیاهان در مناطق مسکونی، بسیاری از گونه ها از هوای خشک رنج می برند. این در درجه اول منعکس شده است

رطوبت نسبی

نسبت مقدار واقعی رطوبت مطلق به حداکثر مقدار ممکن آن در همان دما، رطوبت نسبی نامیده می شود.

رطوبت نسبی φ را نشان دهید:

به عنوان یک قاعده، رطوبت نسبی به صورت درصد بیان می شود

∙ 100، ٪ و ∙ 100، ٪.

برای هوای خشک φ = 0٪، هوای اشباع مرطوب دارای φ = 100٪ است.

افزایش رطوبت نسبی هوا به دلیل اضافه شدن بخار آب به آن اتفاق می افتد. در عین حال، اگر هوای مرطوب با فشار جزئی ثابت بخار آب خنک شود، φ تا 100٪ افزایش می یابد.

دمایی که در آن به حالت اشباع هوای مرطوب می رسد دمای نقطه شبنم نامیده می شود و نشان داده می شود. t p .

در دمای پایین تر t pهوا اشباع باقی می ماند، در حالی که رطوبت اضافی از آن خارج می شود هوای مرطوببه شکل قطرات آب یا غبار. این ویژگی اساس اصل تعریف است t pابزاری به نام رطوبت سنج

هنگام پردازش هوای مرطوب (گرمایش، سرمایش)، مقدار هوای خشک موجود در آن تغییر نمی کند، بنابراین توصیه می شود تمام مقادیر خاص را به 1 کیلوگرم هوای خشک ارجاع دهید.

جرم بخار آب به ازای هر 1 کیلوگرم هوای خشک، رطوبت نامیده می شود .

میزان رطوبت با نشان داده می شود د، بر حسب گرم بر کیلوگرم اندازه گیری می شود.

از تعریف به شرح زیر است:

با فرض اینکه بخار آب و هوای خشک گازهای ایده آلی هستند، می توانیم بنویسیم:

p p V p = m p R p T p و p c V c = m c Rc T s.

ما آنها را به صورت ترم تقسیم می کنیم و با در نظر گرفتن ویژگی های مخلوط های گازی (بخار و هوای خشک حجم یکسانی دارند و دمای یکسانی دارند)، یعنی. V p \u003d V cو T p \u003d T s)، ما گرفتیم:

(3.5)

از معادله (3.5) چنین بر می آید که میزان رطوبت در فشار بارومتری معین (pbar) فقط به فشار جزئی بخار آب بستگی دارد. در عبارت (3.5)، می توانید مقدار رطوبت نسبی φ را وارد کنید: بنابراین، با در نظر گرفتن (3.3)

. (3.6)

از رابطه (3.5) فشار جزئی بخار آب در هوای مرطوب را از طریق محتوای رطوبت تعیین می کنیم:

. (3.7)

3.2.2. نمودار شناسه هوای مرطوب

تعیین پارامترهای هوای مرطوب و محاسبه فرآیندهای انتقال گرما و جرم در هنگام استفاده بسیار ساده می شود. شناسه- نموداری که در سال 1918 توسط L.K. Ramzin پیشنهاد شد. نمودار (شکل 3.3) برای فشار بارومتری 745 میلی متر جیوه ساخته شده است. هنر، یعنی 99.3 کیلو پاسکال (میانگین فشار سالانه در بخش مرکزی روسیه)، اما می توان از آن برای سایر موارد استفاده کرد فشارهای فشارسنجیبا دقت قابل قبول

هنگام ایجاد نمودار در امتداد محور ارتین، آنتالپی خاص هوای خشک ترسیم می شود - من،و در امتداد آبسیسا، میزان رطوبت - د. به منظور گسترش منطقه بیشترین استفاده برای محاسبات، مربوط به هوای مرطوب اشباع، زاویه بین محورها برابر با 135 0 انتخاب شد. یک محور کمکی به صورت افقی ترسیم می شود که مقادیر رطوبت از محور شیبدار بر روی آن پیش بینی می شود. اگرچه محور آبسیسا معمولاً روی نمودار ترسیم نمی شود، ایزنتالپس ها به موازات آن قرار دارند، بنابراین آنها در نمودار به صورت خطوط مستقیم مورب نشان داده می شوند. خطوط d = const به موازات محور y رسم می شوند.

ارزش های د= const و من= const یک شبکه مختصات را تشکیل می دهد که روی آن خطوط دمای ثابت (ایزوترم) و خطوط منحنی رطوبت نسبی (φ=const) رسم می شوند.

برای ساخت ایزوترم ها باید آنتالپی را بر حسب رطوبت بیان کرد. آنتالپی هوای مرطوب بر اساس شرایط افزایشی به صورت بیان می شود

I \u003d I c + I p .

مقادیر این معادله را بر جرم هوای خشک تقسیم می کنیم، به دست می آید:

i = ic + .

اگر جمله دوم ضرب و تقسیم بر جرم بخار شود، خواهیم داشت:

(3.8)

با شمارش آنتالپی از 0 0 C، عبارت (3.8) را می توان نوشت:

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

جایی که c pcو ج ص صظرفیت گرمایی انبوه هوای خشک و بخار است.

r0- گرمای انتقال فاز آب به بخار در 0 0 C؛

تی- مقدار دمای فعلی

با فرض اینکه ظرفیت گرمایی هوای خشک و بخار در محدوده دمای اندازه گیری شده ثابت است، برای یک مقدار ثابت تیمعادله (3.9) نشان می دهد وابستگی خطیمناز جانب دبنابراین ایزوترم ها در مختصات شناسهخطوط مستقیم خواهد بود.

با استفاده از بیان (3.6) و وابستگی جدولی فشار بخار اشباع به دما p n \u003d f (t)،ترسیم منحنی های رطوبت نسبی دشوار نیست. بنابراین، هنگام ساخت منحنی برای یک φ خاص، چندین مقدار دما از جداولی که تعیین می کنند انتخاب می شوند. p nو با (3.6) محاسبه می کنیم داتصال نقاط با مختصات t i، d iخط، منحنی φ = const را دریافت می کنیم. خطوط (φ = const) به شکل منحنی های واگرا هستند که در t = 99.4 0 C (نقطه جوش آب در فشار 745 میلی متر جیوه) شکسته می شوند و سپس به صورت عمودی می روند. منحنی φ=100% ناحیه نمودار را به دو قسمت تقسیم می کند. در بالای منحنی ناحیه ای از هوای مرطوب با بخار غیراشباع و در زیر آن ناحیه ای از هوای مرطوب با بخار اشباع و نیمه متراکم وجود دارد. ایزوترم های مربوط به دمای اشباع آدیاباتیک هوا (t m) در نمودار با زاویه کمی نسبت به ایزنتالپس عبور می کنند و با خطوط نقطه چین نشان داده می شوند. آنها با یک دماسنج "مرط" اندازه گیری می شوند و t m تعیین می شوند. در منحنی φ \u003d 100٪، ایزوترم دماسنج های خشک و مرطوب در یک نقطه قطع می شوند. در قسمت پایین نمودار، مطابق با معادله (3.7)، وابستگی p p \u003d f (d) برای p bar \u003d 745 میلی متر جیوه رسم شده است.

با استفاده از نمودار id، با دانستن هر دو پارامتر، می توانید تمام پارامترهای دیگر هوای مرطوب را تعیین کنید. بنابراین، برای مثال، برای حالت A

(شکل 3.6 را ببینید) t a، i a، φ a، d a، p pa، t p داریم. مقادیر دما t a، آنتالپی i a و میزان رطوبت d ​​a برآمدگی نقطه A روی محورهای i، d و t است. مقدار رطوبت نسبی با مقدار منحنی که از این حالت عبور می کند مشخص می شود.

برای تعیین دمای نقطه شبنم، نقطه A باید بر روی منحنی φ = 100٪ پیش بینی شود. ایزوترم که از این برجستگی عبور می کند مقدار t p را به دست می دهد. فشار بخار با رطوبت d ​​a و خط p p \u003d f (d) تعیین می شود.

هنگامی که هوا گرم می شود، میزان رطوبت آن تغییر نمی کند (d=const)، اما آنتالپی افزایش می یابد، بنابراین فرآیند گرمایش در نمودار id با خط مستقیم عمودی AB نشان داده می شود.

فرآیند خنک‌سازی هوا نیز در d=const رخ می‌دهد. آنتالپی کاهش می یابد (خط CE) و رطوبت نسبی تا نقطه شبنم افزایش می یابد که محل تلاقی خط خنک کننده CE با منحنی φ = 100٪ است.

در فرآیند خشک کردن مواد، هوا مرطوب می شود. اگر در این حالت، گرمای صرف شده برای تبخیر رطوبت از هوا گرفته شود، این فرآیند تقریباً (بدون در نظر گرفتن آنتالپی آب) ایزوآنتالپی در نظر گرفته می شود، زیرا گرمای صرف شده مجدداً همراه با آن به هوا باز می گردد. رطوبت تبخیر شده بنابراین، در نمودار id - فرآیند خشک کردن با یک خط مستقیم CR موازی با خطوط i = const نشان داده شده است.

هنگام مرطوب کردن هوا با بخار (خط KM)، آنتالپی هوای مرطوب افزایش می یابد. پارامترهای حالت (i m, d m) با پارامترهای اولیه (i k, d k) تعیین می شوند. از تعادل گرما و مواد فرآیند اختلاط

i m \u003d i k + d p i p و d m \u003d d k + d p،

که در آن i p و d p به ترتیب آنتالپی و مقدار بخار عرضه شده به ازای هر 1 کیلوگرم هوای خشک هستند.

هنگام مخلوط کردن جریان های هوای مرطوب، پارامترهای مخلوط بر اساس تعادل جرم، آنتالپی و رطوبت تعیین می شود. اگر دبی هوای مرطوب در جریان های مختلط و و آنتالپی و رطوبت به ترتیب i 1 , d 1 و i 2 , d 2 باشد، معادلات تعیین آنتالپی و رطوبت مخلوط به شرح زیر است:

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

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

هنگام مخلوط کردن دو جریان هوا، رطوبت نسبی مخلوط نمی تواند بیش از 100٪ باشد.