Humidité dans l'environnement. Humidité absolue et relative de l'air

Il existe de nombreux réservoirs ouverts sur Terre, à partir desquels l'eau s'évapore : les océans et les mers occupent environ 80 % de la surface de la Terre. Il y a donc toujours de la vapeur d'eau dans l'air.

Il est plus léger que l'air car la masse molaire de l'eau (18 * 10 -3 kg mol -1) est inférieure à la masse molaire de l'azote et de l'oxygène, dont l'air est principalement constitué. Par conséquent, la vapeur d'eau monte. En même temps, il se dilate, car dans les couches supérieures de l'atmosphère, la pression est plus faible qu'à la surface de la Terre. Ce processus peut être approximativement considéré comme adiabatique, car pendant le temps où il se produit, l'échange de chaleur de la vapeur avec l'air ambiant n'a pas le temps de se produire.

1. Expliquez pourquoi la vapeur est refroidie dans ce cas.

Ils ne tombent pas parce qu'ils s'envolent dans les courants d'air ascendants, tout comme les deltaplanes s'envolent (Fig. 45.1). Mais quand les gouttes dans les nuages ​​deviennent trop grosses, elles commencent quand même à tomber : il pleut(Fig. 45.2).

Nous nous sentons à l'aise lorsque la pression de vapeur d'eau à température ambiante(20 ºС) est d'environ 1,2 kPa.

2. Quelle partie (en pourcentage) représente la pression indiquée de la pression de vapeur saturante à la même température ?
Indice. Utilisez le tableau des valeurs de pression de vapeur d'eau saturante pour différentes valeurs Température. Il a été présenté dans le paragraphe précédent. Voici un tableau plus détaillé.

Vous avez maintenant trouvé l'humidité relative de l'air. Donnons sa définition.

L'humidité relative φ est le rapport en pourcentage de la pression partielle p de vapeur d'eau à la pression p n de vapeur saturée à la même température :

φ \u003d (p / p n) * 100%. (une)

Les conditions confortables pour une personne correspondent à une humidité relative de 50 à 60%. Si un humidité relative nettement moins, l'air nous semble sec, et si plus - humide. Lorsque l'humidité relative approche les 100 %, l'air est perçu comme humide. Dans le même temps, les flaques d'eau ne se dessèchent pas, car les processus d'évaporation de l'eau et de condensation de la vapeur se compensent.

Ainsi, l'humidité relative de l'air est jugée par la proximité de la vapeur d'eau dans l'air par rapport à la saturation.

Si l'air contenant de la vapeur d'eau insaturée est comprimé de manière isotherme, la pression de l'air et la pression de vapeur insaturée augmenteront. Mais la pression de vapeur d'eau ne fera qu'augmenter jusqu'à ce qu'elle devienne saturée !

Avec une nouvelle diminution de volume, la pression atmosphérique continuera d'augmenter et la pression de vapeur d'eau sera constante - elle restera égale à la pression de vapeur saturante à une température donnée. L'excès de vapeur se condensera, c'est-à-dire qu'il se transformera en eau.

3. Le récipient sous le piston contient de l'air avec une humidité relative de 50 %. Le volume initial sous le piston est de 6 litres, la température de l'air est de 20 ºC. L'air est comprimé de manière isotherme. Supposons que le volume d'eau formé à partir de la vapeur puisse être négligé par rapport au volume d'air et de vapeur.
a) Quelle sera l'humidité relative de l'air lorsque le volume sous le piston atteindra 4 litres ?
b) A partir de quel volume sous le piston la vapeur sera-t-elle saturée ?
c) Quelle est la masse initiale de la vapeur ?
d) Combien de fois la masse de vapeur va-t-elle diminuer lorsque le volume sous le piston devient égal à 1 litre ?
e) Quelle quantité d'eau sera condensée ?

2. Comment l'humidité relative dépend-elle de la température ?

Considérons comment le numérateur et le dénominateur de la formule (1), qui détermine l'humidité relative de l'air, changent avec l'augmentation de la température.
Le numérateur est la pression de vapeur d'eau insaturée. Elle est directement proportionnelle à la température absolue (rappelons que la vapeur d'eau est bien décrite par l'équation d'état des gaz parfaits).

4. De quel pourcentage la pression de vapeur insaturée augmente-t-elle avec une augmentation de la température de 0 ºС à 40 ºС?

Et maintenant, voyons comment la pression de vapeur saturée, qui est au dénominateur, change dans ce cas.

5. Combien de fois la pression de la vapeur saturée augmente-t-elle avec une augmentation de la température de 0 ºС à 40 ºС?

Les résultats de ces tâches montrent que lorsque la température augmente, la pression de vapeur saturée augmente beaucoup plus rapidement que la pression de vapeur insaturée. Par conséquent, l'humidité relative de l'air déterminée par la formule (1) diminue rapidement avec l'augmentation de la température. En conséquence, lorsque la température diminue, l'humidité relative augmente. Ci-dessous, nous examinerons cela plus en détail.

Lors de l'exécution de la tâche suivante, l'équation d'état des gaz parfaits et le tableau ci-dessus vous aideront.

6. À 20 ºC, l'humidité relative de l'air était égale à 100 %. La température de l'air a augmenté à 40 ºС et la masse de vapeur d'eau est restée inchangée.
a) Quelle était la pression initiale de la vapeur d'eau ?
b) Quelle était la pression de vapeur d'eau finale ?
c) Quelle est la pression de vapeur saturante à 40°C ?
d) Quelle est l'humidité relative de l'air à l'état final ?
e) Comment cet air sera-t-il perçu par une personne : comme sec ou comme humide ?

7. Par une journée d'automne humide, la température extérieure est de 0 ºC. La température ambiante est de 20 ºС, l'humidité relative est de 50%.
a) Où la pression partielle de vapeur d'eau est-elle la plus élevée : à l'intérieur ou à l'extérieur ?
b) Dans quelle direction la vapeur d'eau ira-t-elle si la fenêtre est ouverte - dans la pièce ou hors de la pièce ?
c) Quelle serait l'humidité relative dans la pièce si la pression partielle de vapeur d'eau dans la pièce devenait égale à la pression partielle de vapeur d'eau à l'extérieur ?

8. Les objets mouillés sont généralement plus lourds que les objets secs : par exemple, une robe mouillée est plus lourde qu'une robe sèche et le bois de chauffage humide est plus lourd que les vêtements secs. Cela s'explique par le fait que le poids de l'humidité qu'il contient s'ajoute au propre poids du corps. Mais avec l'air, la situation est inverse : l'air humide est plus léger que l'air sec ! Comment l'expliquer ?

3. Point de rosée

Lorsque la température baisse, l'humidité relative de l'air augmente (bien que la masse de vapeur d'eau dans l'air ne change pas).
Lorsque l'humidité relative de l'air atteint 100 %, la vapeur d'eau devient saturée. (Dans des conditions particulières, de la vapeur sursaturée peut être obtenue. Elle est utilisée dans les chambres à brouillard pour détecter des traces (traces) de particules élémentaires au niveau des accélérateurs.) Avec une nouvelle baisse de température, la vapeur d'eau commence à se condenser : la rosée tombe. Par conséquent, la température à laquelle une vapeur d'eau donnée devient saturée est appelée le point de rosée de cette vapeur.

9. Expliquez pourquoi la rosée (Figure 45.3) tombe généralement tôt le matin.

Considérons un exemple de recherche du point de rosée pour l'air d'une certaine température avec une humidité donnée. Pour cela, nous avons besoin du tableau suivant.

10. Un homme portant des lunettes est entré dans le magasin depuis la rue et a constaté que ses lunettes étaient embuées. Nous supposerons que la température du verre et de la couche d'air qui lui est adjacente est égale à la température de l'air extérieur. La température de l'air dans le magasin est de 20 ºС, l'humidité relative de 60%.
a) La vapeur d'eau dans la couche d'air adjacente aux verres des lunettes est-elle saturée ?
b) Quelle est la pression partielle de vapeur d'eau dans le magasin ?
c) À quelle température la pression de vapeur d'eau est-elle égale à la pression de vapeur saturante ?
d) Quelle est la température extérieure ?

11. Dans un cylindre transparent sous le piston se trouve de l'air avec une humidité relative de 21%. La température initiale de l'air est de 60 ºС.
a) À quelle température doit-on refroidir l'air à volume constant pour que la rosée tombe dans le cylindre ?
b) De combien de fois le volume d'air à température constante doit-il être réduit pour que la rosée tombe dans le cylindre ?
c) L'air est d'abord comprimé de manière isotherme puis refroidi à volume constant. La rosée a commencé à tomber lorsque la température de l'air est tombée à 20 ºС. Combien de fois le volume d'air a-t-il diminué par rapport au volume initial ?

12. Pourquoi la chaleur intense est-elle plus difficile à tolérer avec une humidité élevée ?

4. Mesure de l'humidité

L'humidité de l'air est souvent mesurée avec un psychromètre (Fig. 45.4). (Du grec "psychros" - froid. Ce nom est dû au fait que les lectures d'un thermomètre humide sont inférieures à celles des thermomètres secs.) Il se compose d'un bulbe sec et d'un bulbe humide.

Les lectures de bulbe humide sont inférieures aux lectures de bulbe sec parce que le liquide se refroidit en s'évaporant. Plus l'humidité relative de l'air est faible, plus l'évaporation est intense.

13. Quel thermomètre de la figure 45.4 est situé à gauche ?

Ainsi, selon les lectures des thermomètres, vous pouvez déterminer l'humidité relative de l'air. Pour cela, une table psychrométrique est utilisée, qui est souvent placée sur le psychromètre lui-même.

Pour déterminer l'humidité relative de l'air, il faut :
- prendre des lectures de thermomètres (dans ce cas, 33 ºС et 23 ºС);
- trouver dans le tableau la ligne correspondant aux lectures du thermomètre sec et la colonne correspondant à la différence des lectures du thermomètre (Fig. 45.5);
- à l'intersection de la ligne et de la colonne, lire la valeur de l'humidité relative de l'air.

14. À l'aide du tableau psychrométrique (Fig. 45.5), déterminez à quelle lecture du thermomètre l'humidité relative de l'air est de 50%.

Questions et tâches supplémentaires

15. Dans une serre d'un volume de 100 m3, il est nécessaire de maintenir une humidité relative d'au moins 60 %. Tôt le matin, à une température de 15 ºС, la rosée est tombée dans la serre. La température diurne dans la serre est passée à 30 ºС.
a) Quelle est la pression partielle de vapeur d'eau dans la serre à 15°C ?
b) Quelle est la masse de vapeur d'eau dans la serre à cette température ?
c) Quelle est la pression partielle minimale admissible de vapeur d'eau dans une serre à 30°C ?
d) Quelle est la masse de vapeur d'eau dans la serre ?
e) Quelle masse d'eau doit être évaporée dans la serre pour y maintenir l'humidité relative requise ?

16. Sur le psychromètre, les deux thermomètres indiquent la même température. Quelle est l'humidité relative de l'air ? Expliquez votre réponse.

Tu auras besoin de

• - thermomètre à mercure;
• - récipient hermétique ;
• - tableau de dépendance de la vapeur d'eau saturée à la température ;
• - psychromètre.

Instruction

Pour une mesure directe de l'humidité, prélevez un échantillon air dans un récipient hermétique et commencez à le refroidir. À une certaine rosée apparaîtra sur les parois du récipient (la vapeur se condense), notez la température à laquelle cela se produira. À l'aide d'un tableau spécial, trouvez la densité de la vapeur saturée à la température à laquelle elle s'est condensée. Ce sera l'absolu humidité air, qui a été échantillonné.

Détermination de l'humidité relative avec deux thermomètres Prendre deux thermomètres identiques. Les liquides sont meilleurs thermomètres à mercure. Enveloppez de la gaze sur un flacon avec le fluide de travail de l'un d'eux, puis humidifiez-le avec beaucoup d'eau. Après avoir attendu un moment, prenez les lectures des thermomètres en degrés Celsius. Trouvez ensuite la différence de température entre le thermomètre humide et sec, les lectures du thermomètre seront soit identiques, soit inférieures à celles du thermomètre sec. Dans le tableau psychrométrique, trouvez la colonne des lectures de bulbe sec et trouvez la plus proche de ce que la mesure a montré. Ensuite, dans la ligne, trouvez la valeur qui correspond à la différence calculée entre les lectures des thermomètres secs et humides, la cellule contiendra la valeur relative humidité air en pourcentages.

Détermination de l'humidité relative avec un hygromètre à cheveuxPuisque le crin change de longueur en fonction de l'humidité air, serrez-le et fixez-le à un dynamomètre sensible. La force peut être utilisée pour déterminer le rapport humidité air. Cette mesure sera la moins précise.

Conseil utile

Dans les calculs, la pression de vapeur saturée peut être remplacée par sa densité, cela n'affectera pas le résultat.

L'humidité mesure la quantité de vapeur d'eau dans l'air. Un indicateur environnemental important de l'environnement est l'humidité relative. Si elle prend trop bas ou trop valeurs élevées, une personne se fatigue rapidement, sa perception, sa mémoire et son bien-être se détériorent.

Instruction

L'humidité est absolue et relative. L'humidité absolue f montre montant réel vapeur d'eau en masse, qui est dans un air. Pour trouver l'humidité absolue de l'air, divisez la masse de vapeur par le volume total. Unités de mesure - par mètre cube, g / m³.

Il existe un concept d'humidité absolue maximale à une température fixe. Le fait est que la densité ne peut pas augmenter indéfiniment, à un certain moment l'équilibre thermodynamique. C'est l'état du système dans lequel les paramètres macroscopiques tels que la température, le volume, la pression, l'entropie sont constants dans le temps. Ces valeurs fluctuent autour de leurs valeurs moyennes, si elles sont isolées au maximum des effets environnement externe.

Ainsi, lorsque l'équilibre thermodynamique se produit entre la vapeur et l'air, l'air est dit saturé de vapeur. L'humidité de l'air saturé de vapeur est maximale. Elle est aussi appelée limite de saturation. Elle est aussi en g/m³. Vous pouvez l'appeler F.

Humidité absolue

L'humidité absolue est la densité de vapeur d'eau dans l'air, c'est-à-dire la masse de vapeur d'eau qui tient réellement dans un mètre cube d'air. L'indicateur est mesuré en grammes par mètre cube.

L'air est tout à fait capable d'atteindre un état de saturation complète, cela est dû au fait qu'à température constante, il ne peut absorber qu'une certaine quantité de vapeur. Cette humidité absolue (lorsque l'air est complètement saturé) est appelée capacité d'humidité.

Humidité relative

La capacité d'humidité dépend directement de la température et augmente fortement avec son augmentation. Si nous calculons le rapport entre l'humidité absolue de l'air à une température spécifique et sa capacité d'humidité à la même température, nous obtenons un indicateur appelé.

Si nous analysons les valeurs de l'indice d'humidité relative à l'échelle de la Terre, il est alors le plus élevé dans la zone équatoriale, aux latitudes polaires et à l'intérieur des continents de latitude moyenne en heure d'hiver, et est le plus bas dans les régions subtropicales et . À mesure que l'altitude augmente, l'humidité de l'air diminue rapidement.

Comment connaître l'humidité relative

Pour déterminer la valeur de l'humidité relative, un appareil spécial est utilisé - un psychromètre. En fait, il s'agit d'un système de deux thermomètres. Une couverture de gaze est placée sur l'un d'eux, dont la pointe est abaissée dans l'eau. Le deuxième thermomètre fonctionne en mode normal et affiche la valeur de la température actuelle de l'air. Le premier, un thermomètre avec étui, montre plus basse température(après tout, lorsque l'humidité s'évapore de la couverture, la chaleur est consommée).

La valeur de température indiquée par le thermomètre à bulbe humide est appelée la limite de refroidissement, et la différence entre les données de bulbe sec et humide est appelée la différence psychrométrique. Dans ce cas, l'humidité relative de l'air est inversement proportionnelle à la différence psychrométrique : plus l'humidité est faible, plus l'air peut absorber d'humidité.

Pour obtenir un indicateur numérique de l'humidité relative, vous devez diviser la valeur de l'humidité absolue par l'humidité maximale possible. Le résultat est généralement exprimé en pourcentage.

L'indicateur d'humidité de l'air est très important, car si l'humidité est trop basse ou trop élevée, le bien-être d'une personne se détériore, l'efficacité diminue, la perception et la mémoire se détériorent. De plus, avec des limites d'humidité de l'air strictement définies, il est nécessaire de stocker de la nourriture, des matériaux de construction et de nombreux composants électroniques.

Considérons maintenant l'appareil et le principe de fonctionnement psychromètre- un instrument plus précis pour mesurer l'humidité de l'air. Le psychromètre a deux thermomètres : sec et humide. Ils sont appelés ainsi parce que l'extrémité de l'un des thermomètres est dans l'air et que l'extrémité du second est attachée avec un morceau de gaze immergé dans l'eau (voir figure). L'évaporation de l'eau de la surface de la gaze entraîne une diminution de sa température. Le deuxième thermomètre "sec" indique la température habituelle de l'air. Les valeurs de température mesurées par le psychromètre peuvent être converties en humidité relative de l'air selon le tableau (voir ci-dessous).

Bulbe sec, °C	Différence dans les lectures du thermomètre, °C
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Humidité relative, %
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

Prenons un exemple. Disons que la température ambiante est de 20°C et que la température du bulbe humide est de 15°C. C'est-à-dire que la différence dans les lectures des thermomètres est de 5 ° C. Dans le tableau, à la ligne "20", nous passons à la colonne "5". On y lit le chiffre : 59. Par conséquent, l'humidité relative de l'air dans la pièce où est suspendu le psychromètre est exactement de 59 %.

S'il y a peu de vapeur d'eau dans l'air où se trouve le psychromètre, la vaporisation à partir de la surface de la gaze se poursuit de manière intensive. Selon la formule Q=rm (voir § 6-d), celle-ci consomme la chaleur « prélevée » de l'eau sur la gaze, et elle se refroidit selon la formule $Q=C\cdot m\cdot \Delta t ^o$ (voir § 6-c). C'est pourquoi Un bulbe humide montre une température plus basse qu'un bulbe sec. Si l'air est si humide que la vapeur d'eau qu'il contient est saturée, il n'y aura pas d'évaporation d'eau de la surface de la gaze. Par conséquent, les deux thermomètres afficheront des températures égales, ce qui signifie que l'humidité relative de l'air est de 100 %.

Vérifiez comment vous avez appris le matériel :

1. L'objectif de cette section est de considérer...
2. L'humidité de l'air est importante non seulement pour la santé humaine, mais aussi pour ...
3. Pourquoi est-il important que la vapeur d'eau dans l'air ne soit pas (presque) saturée ?
4. Nous introduisons un nouveau quantité physique devrait montrer...
5. L'humidité relative est calculée par le rapport de la densité de vapeur d'eau dans l'air à ...
6. L'hygromètre à cheveux est...
7. L'hygromètre réagit à un changement de l'humidité relative de l'air ...
8. L'hygromètre permet (capable) de mesurer l'humidité relative de l'air, puisque ...
9. La commodité d'utiliser un hygromètre pour mesurer l'humidité est que sa flèche ...
10. Au lieu d'un hygromètre, un psychromètre est souvent utilisé comme ...
11. Pourquoi le bon thermomètre d'un psychromètre indique-t-il généralement une température plus basse ?
12. Une table dite psychrométrique spécialement compilée est utilisée pour ...
13. Si la température ambiante est de 30°C et que la température du bulbe humide est de 25°C, alors...
14. Dans quelle condition l'évaporation de l'eau de la surface de la gaze se fait-elle rapidement ?
15. La gaze humide, et avec elle le bon thermomètre, se refroidit, comme ...
16. Dans quelle condition les deux thermomètres afficheront-ils la même température ?

La pression de vapeur saturante de l'eau augmente fortement avec l'augmentation de la température. Par conséquent, avec le refroidissement isobare (c'est-à-dire à pression constante) de l'air avec une concentration de vapeur constante, il arrive un moment (point de rosée) où la vapeur est saturée. Dans ce cas, la vapeur "supplémentaire" se condense sous forme de brouillard, de rosée ou de cristaux de glace. Les processus de saturation et de condensation de la vapeur d'eau jouent un rôle énorme dans la physique atmosphérique : les processus de formation des nuages ​​et la formation fronts atmosphériques largement déterminée par les processus de saturation et de condensation, la chaleur dégagée lors de la condensation de la vapeur d'eau atmosphérique fournit un mécanisme énergétique pour l'émergence et le développement des cyclones tropicaux (ouragans).

L'humidité relative est le seul indicateur hygrométrique de l'air qui permet une mesure instrumentale directe.

Estimation de l'humidité relative

L'humidité relative d'un mélange eau-air peut être estimée si sa température est connue ( J) et la température du point de rosée ( T d), selon la formule suivante :

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

où PS est la pression de vapeur saturante pour la température correspondante, qui peut être calculée à partir de la formule Arden Buck :

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)\fois T)(257.14+T))\droite),)

Calcul approximatif

L'humidité relative peut être calculée approximativement à l'aide de la formule suivante :

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

Autrement dit, pour chaque degré Celsius de différence entre la température de l'air et la température du point de rosée, l'humidité relative diminue de 5 %.

De plus, l'humidité relative peut être estimée à partir d'un graphique psychrométrique.

Vapeur d'eau sursaturée

En l'absence de centres de condensation, lorsque la température diminue, la formation d'un état sursaturé est possible, c'est-à-dire que l'humidité relative devient supérieure à 100%. Les ions ou les particules d'aérosols peuvent jouer le rôle de centres de condensation, c'est sur la condensation de la vapeur sursaturée sur les ions formés lors du passage d'une particule chargée dans un tel couple que repose le principe de fonctionnement d'une chambre à brouillard et des chambres de diffusion : condensation des gouttelettes d'eau sur les ions formés forment une trace visible (piste ) d'une particule chargée.

Un autre exemple de condensation de vapeur d'eau sursaturée est les traînées d'aéronefs qui se produisent lorsque la vapeur d'eau sursaturée se condense sur les particules de suie dans les gaz d'échappement des moteurs.

Moyens et méthodes de contrôle

Pour déterminer l'humidité de l'air, on utilise des appareils appelés psychromètres et hygromètres. Le psychromètre d'August se compose de deux thermomètres - sec et humide. Une température de bulbe humide est inférieure à celle d'un bulbe sec car son réservoir est enveloppé d'un tissu imbibé d'eau qui le refroidit en s'évaporant. Le taux d'évaporation dépend de l'humidité relative de l'air. D'après le témoignage des thermomètres secs et humides, l'humidité relative de l'air se trouve d'après des tables psychrométriques. À Ces derniers temps Les capteurs d'humidité intégrés (généralement avec sortie de tension) ont commencé à être largement utilisés, basés sur la propriété de certains polymères de modifier leurs caractéristiques électriques (comme la constante diélectrique du milieu) sous l'influence de la vapeur d'eau contenue dans l'air.

L'humidité de l'air confortable pour une personne est déterminée par des documents tels que GOST et SNIP. Ils réglementent qu'en hiver à l'intérieur, l'humidité optimale pour une personne est de 30 à 45%, en été de 30 à 60%. Les données pour SNIP sont légèrement différentes : 40-60 % à tout moment de l'année, le niveau maximum est de 65 %, mais pour les régions très humides - 75 %.

Pour déterminer et confirmer les caractéristiques métrologiques des appareils de mesure de l'humidité, des installations de référence spéciales (exemplaires) sont utilisées - chambres climatiques (hygrostats) ou générateurs dynamiques d'humidité des gaz.

Sens

L'humidité relative de l'air est un indicateur écologique important de l'environnement. Si l'humidité est trop faible ou trop élevée, fatigabilité rapide humain, altération de la perception et de la mémoire. Les muqueuses humaines se dessèchent, les surfaces en mouvement se fissurent, formant des microfissures, où les virus, les bactéries, les microbes pénètrent directement. Une faible humidité relative (jusqu'à 5-7%) dans les locaux d'un appartement, le bureau est noté dans les régions où les températures extérieures négatives sont prolongées. En règle générale, une durée allant jusqu'à 1 à 2 semaines à des températures inférieures à -20 ° C entraîne un assèchement des locaux. Un facteur de détérioration important dans le maintien de l'humidité relative est l'échange d'air à de basses températures négatives. Plus il y a d'échange d'air dans les locaux, plus une humidité relative basse (5-7%) est créée rapidement dans ces locaux.

Ventiler les pièces par temps glacial afin d'augmenter l'humidité est une erreur grossière - c'est la plus méthode efficace réaliser le contraire. La raison de cette idée fausse répandue est la perception des chiffres d'humidité relative connus de tous à partir des prévisions météorologiques. Ce sont des pourcentages d'un certain nombre, mais ce nombre est différent pour la pièce et la rue ! Vous pouvez trouver ce nombre à partir d'un tableau reliant la température et l'humidité absolue. Par exemple, 100 % d'humidité de l'air extérieur à -15 °C signifie 1,6 g d'eau par mètre cube, mais le même air (et les mêmes grammes) à +20 °C signifie seulement 8 % d'humidité.

produits alimentaires, Matériaux de construction et même de nombreux composants électroniques peuvent être stockés dans une plage d'humidité relative strictement définie. De nombreux processus technologiques ne se produisent qu'avec un contrôle strict de la teneur en vapeur d'eau dans l'air de la salle de production.

L'humidité de la pièce peut être modifiée.

Les humidificateurs sont utilisés pour augmenter l'humidité.

Les fonctions de séchage (abaissement de l'humidité) de l'air sont mises en œuvre dans la plupart des climatiseurs et sous la forme d'appareils séparés - les sécheurs d'air.

En floriculture

L'humidité relative de l'air dans les serres et les locaux d'habitation utilisés pour la culture des plantes est sujette à des fluctuations dues à la saison, à la température de l'air, au degré et à la fréquence d'arrosage et de pulvérisation des plantes, à la présence d'humidificateurs, d'aquariums ou d'autres récipients avec une surface d'eau libre, des systèmes de ventilation et de chauffage. Les cactus et de nombreuses plantes succulentes tolèrent l'air sec plus facilement que de nombreuses plantes tropicales et subtropicales.
En règle générale, pour les plantes dont la patrie est humide forêts tropicales, l'optimum est de 80-95% d'humidité relative (en hiver, elle peut être réduite à 65-75%). Pour les plantes des régions subtropicales chaudes - 75-80%, subtropicales froides - 50-75% (levkoy, cyclamen, cineraria, etc.)
Lors de la conservation de plantes dans des locaux résidentiels, de nombreuses espèces souffrent d'air sec. Cela se reflète principalement dans

Humidité relative

Le rapport de la valeur réelle de l'humidité absolue à sa valeur maximale possible à la même température est appelé humidité relative.

Notons humidité relative φ :

En règle générale, l'humidité relative est exprimée en pourcentage, puis

∙ 100, % et ∙ 100, %.

Pour l'air sec φ = 0 %, l'air humide saturé a φ = 100 %.

L'augmentation de l'humidité relative de l'air est due à l'ajout de vapeur d'eau. Dans le même temps, si l'air humide est refroidi à une pression partielle constante de vapeur d'eau, alors φ augmentera jusqu'à φ = 100 %.

La température à laquelle l'état de saturation de l'air humide est atteint est appelée température du point de rosée et est notée tp .

A des températures inférieures tp l'air restera saturé, tandis que l'excès d'humidité tombera de air humide sous forme de gouttelettes d'eau ou de brouillard. Cette propriété est à la base du principe de définition tp instrument appelé hygromètre.

Lors du traitement de l'air humide (chauffage, refroidissement), la quantité d'air sec qu'il contient ne change pas, il est donc conseillé de se référer à toutes les valeurs spécifiques pour 1 kg d'air sec.

La masse de vapeur d'eau pour 1 kg d'air sec s'appelle la teneur en humidité .

La teneur en eau est notée par ré, mesuré en g/kg.

De la définition découle :

En supposant que la vapeur d'eau et l'air sec sont des gaz parfaits, on peut écrire :

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

On les divise terme à terme et, compte tenu des caractéristiques des mélanges gazeux (vapeur et air sec occupent le même volume et ont la même température), c'est-à-dire V p \u003d V c et T p \u003d T s), on a:

(3.5)

De l'équation (3.5), il résulte que la teneur en humidité à une pression barométrique donnée (p bar) ne dépend que de la pression partielle de vapeur d'eau. Dans l'expression (3.5), vous pouvez entrer la valeur de l'humidité relative φ : donc, en tenant compte de (3.3)

. (3.6)

À partir de l'équation (3.5), nous déterminons la pression partielle de vapeur d'eau dans l'air humide à travers la teneur en humidité :

. (3.7)

3.2.2. tableau d'identification de l'air humide

La détermination des paramètres de l'air humide et le calcul des processus de transfert de chaleur et de masse sont grandement simplifiés lors de l'utilisation identifiant- le schéma proposé en 1918 par L.K. Ramzin. Le diagramme (Fig. 3.3) a été construit pour une pression barométrique de 745 mm Hg. Art., c'est-à-dire 99,3 kPa (pression annuelle moyenne dans la partie centrale de la Russie), mais il peut être utilisé pour d'autres pressions barométriques dans une précision acceptable.

Lors de la construction d'un diagramme le long de l'axe des ordonnées, l'enthalpie spécifique de l'air sec est tracée - je, et en abscisse, la teneur en eau - ré. Afin d'élargir la zone la plus utilisée pour les calculs, correspondant à l'air humide saturé, l'angle entre les axes a été choisi égal à 135 0 . Un axe auxiliaire est dessiné horizontalement, sur lequel les valeurs de teneur en humidité sont projetées à partir de l'axe incliné. Bien que l'axe des abscisses ne soit généralement pas tracé sur le diagramme, les isenthalpes lui sont parallèles, de sorte qu'ils sont représentés dans le diagramme sous forme de lignes droites obliques. Les lignes d = const sont tracées parallèlement à l'axe y.

Valeurs ré= constante et je= const forment une grille de coordonnées sur laquelle sont tracées des lignes de températures constantes (isothermes) et des lignes courbes d'humidité relative (φ=const).

Pour construire des isothermes, il est nécessaire d'exprimer l'enthalpie en termes de teneur en eau. L'enthalpie de l'air humide, basée sur la condition d'additivité, est exprimée comme

je \u003d je c + je p .

On divise les valeurs de cette équation par la masse d'air sec, on obtient :

je = ic + .

Si le second terme est multiplié et divisé par la masse de la vapeur, alors nous aurons :

(3.8)

En comptant l'enthalpie de 0 0 C, l'expression (3.8) s'écrit :

je = c pc t + ré (r 0 + c p p t), (3.9)

où c pc et c p p sont les capacités thermiques massiques de l'air sec et de la vapeur ;

r0– chaleur de transition de phase de l'eau en vapeur à 0 0 С;

t– valeur de température actuelle.

En supposant que les capacités calorifiques de l'air sec et de la vapeur sont constantes dans la gamme des températures mesurées, pour un t l'équation (3.9) représente dépendance linéaireje de ré. Par conséquent, les isothermes en coordonnées identifiant seront des lignes droites.

Utilisation de l'expression (3.6) et des dépendances tabulaires de la pression de vapeur saturée sur la température p n \u003d f (t), il n'est pas difficile de tracer des courbes d'humidité relative. Ainsi, lors de la construction d'une courbe pour un φ spécifique, plusieurs valeurs de température sont choisies, à partir des tableaux qu'elles déterminent p n et par (3.6) on calcule ré. Relier des points avec des coordonnées t je , d je droite, on obtient la courbe φ = const. Les lignes (φ = const) ont la forme de courbes divergentes qui subissent une cassure à t = 99,4 0 C (le point d'ébullition de l'eau à une pression de 745 mm Hg), puis vont verticalement. La courbe φ=100% divise la zone du diagramme en deux parties. Au-dessus de la courbe, il y a une zone d'air humide avec de la vapeur insaturée, et en dessous se trouve une zone d'air humide avec de la vapeur saturée et partiellement condensée. Les isothermes correspondant aux températures de saturation adiabatique de l'air (t m) dans le diagramme passent légèrement à l'angle des isenthalpes et sont représentées par des lignes pointillées. Ils sont mesurés avec un thermomètre "humide" et sont désignés t m Sur la courbe φ \u003d 100%, les isothermes des thermomètres sec et humide se croisent en un point. Dans la partie inférieure du diagramme, selon l'équation (3.7), la dépendance p p \u003d f (d) est tracée pour p bar \u003d 745 mm Hg.

En utilisant le diagramme id, connaissant deux paramètres, vous pouvez déterminer tous les autres paramètres de l'air humide. Ainsi, par exemple, pour l'état A

(voir Fig. 3.6) nous avons t a , i a , φ a , d a , p pa, t p . Les valeurs de température t a , d'enthalpie i a et d'humidité d a sont la projection du point A sur les axes i, d et t. La valeur de l'humidité relative est caractérisée par la valeur sur la courbe passant par cet état.

Pour déterminer la température du point de rosée, il faut projeter le point A sur la courbe φ = 100 %. L'isotherme passant par cette projection donne la valeur de t p . La pression de vapeur est déterminée par la teneur en humidité d a et la ligne p p \u003d f (d).

Lorsque l'air est chauffé, sa teneur en humidité ne change pas (d = const), mais l'enthalpie augmente, de sorte que le processus de chauffage sur le diagramme id est représenté par la ligne droite verticale AB.

Le processus de refroidissement de l'air se produit également à d=const ; l'enthalpie diminue (ligne CE) et l'humidité relative augmente jusqu'au point de rosée, qui est l'intersection de la ligne de refroidissement CE avec la courbe φ = 100 %.

Lors du séchage du matériau, l'air est humidifié. Si, dans ce cas, la chaleur dépensée pour l'évaporation de l'humidité est extraite de l'air, alors ce processus est approximativement (sans tenir compte de l'enthalpie de l'eau) considéré comme isoenthalpie, puisque la chaleur dépensée est à nouveau renvoyée dans l'air avec l'humidité évaporée. Par conséquent, sur le diagramme id -, le processus de séchage est représenté par une droite CR parallèle aux lignes i = const.

Lors de l'humidification de l'air avec de la vapeur (ligne KM), l'enthalpie de l'air humide augmente. Les paramètres d'état (i m, d m) sont déterminés par les paramètres initiaux (i k, d k). à partir des bilans de chaleur et de matière du processus de mélange

je m \u003d je k + ré p je p et ré m \u003d d k + d p,

où i p et d p sont respectivement l'enthalpie et la quantité de vapeur fournie pour 1 kg d'air sec.

Lors du mélange de flux d'air humides, les paramètres du mélange sont déterminés en fonction des bilans de masse, d'enthalpie et d'humidité. Si les débits d'air humide dans les flux mixtes et , et l'enthalpie et la teneur en humidité, respectivement, i 1 , d 1 et i 2 , d 2 , alors les équations pour déterminer l'enthalpie et la teneur en humidité du mélange sont les suivantes :

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

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

Lors du mélange de deux flux d'air, l'humidité relative du mélange ne peut pas dépasser 100 %.