GirişMutlak ve bağıl hava nemi. Hava neminin belirlenmesi
Hava nemini ölçmek için mutlak ve bağıl hava nemi kullanılır.
Mutlak hava nemi, havadaki su buharının yoğunluğu veya basıncı ile ölçülür.
Havanın nem derecesi hakkında daha net bir fikir verir bağıl nem B. Bağıl hava nemi, havayı mevcut sıcaklıkta doyurmak için gerekli olan su buharı yoğunluğunun mutlak nemin yüzde kaçı olduğunu gösteren bir sayı ile ölçülür:
Nispi nem aynı zamanda buhar basıncı ile de belirlenebilir, çünkü pratikte buhar basıncı yoğunluğuyla orantılıdır.Bu nedenle B şu şekilde belirlenebilir: bağıl nem, mutlak nemin su buharını doyurma basıncının yüzde kaçı olduğunu gösteren bir sayı ile ölçülür. havanın mevcut sıcaklığında:
Böylece bağıl nem sadece belirlenmez. mutlak nem, aynı zamanda hava sıcaklığı. Bağıl nem hesaplanırken değerlerin tablolardan alınması gerekir (bkz. Tablo 9.1).
Hava sıcaklığındaki değişikliklerin nemi nasıl etkileyebileceğini öğrenelim. Mutlak hava nemi şuna eşit olsun: 22 °C'de doymuş su buharının yoğunluğu eşit olduğundan (Tablo 9.1), bu durumda bağıl nem B yaklaşık %50 olur.
Şimdi bu havanın sıcaklığının 10°C'ye düştüğünü ancak yoğunluğunun aynı kaldığını varsayalım. Daha sonra bağıl hava nemi %100 olacaktır, yani hava su buharına doymuş olacaktır. Sıcaklık 6 °C'ye düşerse (örneğin geceleri), her metreküp havadan kg su buharı yoğunlaşacaktır (çiy düşecektir).
Tablo 9.1. Doymuş su buharının basıncı ve yoğunluğu farklı sıcaklıklar
Havanın soğuma işlemi sırasında su buharına doygun hale geldiği sıcaklığa çiğ noktası denir. Yukarıdaki örnekte çiy noktası şu şekildedir: Bilinen bir çiy noktasıyla mutlak hava neminin tablodan bulunabileceğini unutmayın. 9.1, çünkü çiğ noktasındaki doymuş buhar yoğunluğuna eşittir.
Atmosferimizdeki çok önemli göstergelerden biri. Mutlak veya göreceli olabilir. Mutlak nem nasıl ölçülür ve bunun için hangi formülün kullanılması gerekir? Bu konuyu yazımızı okuyarak öğrenebilirsiniz.
Hava nemi - nedir bu?
Nem nedir? Herhangi bir fiziksel beden veya ortamda bulunan su miktarıdır. Bu gösterge doğrudan ortamın veya maddenin doğasına ve ayrıca gözeneklilik derecesine (eğer Hakkında konuşuyoruzÖ katılar). Bu yazıda belirli bir nem türü olan hava nemi hakkında konuşacağız.
Kimya dersinden hepimiz atmosferik havanın toplam kütlenin %1'inden fazlasını oluşturmayan nitrojen, oksijen, karbondioksit ve diğer bazı gazlardan oluştuğunu çok iyi biliyoruz. Ancak havada bu gazların yanı sıra su buharı ve diğer yabancı maddeler de bulunur.
Hava nemi, havadaki su buharı miktarını ifade eder. şu an(ve bu yerde) hava kütlesinde bulunur. Aynı zamanda meteorologlar iki değerini birbirinden ayırıyor: mutlak ve bağıl nem.
Hava nemi, yerel havanın doğasını etkileyen, Dünya atmosferinin en önemli özelliklerinden biridir. Nem seviyesinin dikkate değer olduğunu belirtmekte fayda var. atmosferik hava aynı değil - hem dikey kesitte hem de yatay (enlemsel) kesitte. Yani kutup enlemlerindeyse göreceli göstergeler hava nemi (içinde alt katman atmosfer) yaklaşık% 0,2-0,5'tir, daha sonra tropikal bölgelerde -% 2,5'e kadar. Daha sonra mutlak ve bağıl hava neminin ne olduğunu öğreneceğiz. Ayrıca bu iki gösterge arasında ne gibi farkların olduğunu da ele alacağız.
Mutlak nem: tanım ve formül
Latince'den tercüme edilen absolutus kelimesi "dolu" anlamına gelir. Buradan hareketle “mutlak hava nemi” kavramının özü ortaya çıkıyor. Bu, belirli bir hava kütlesinin bir metreküpünde gerçekte kaç gram su buharı bulunduğunu gösteren bir değerdir. Kural olarak, bu gösterge Latin harfi F ile gösterilir.
G/m3 mutlak nemin hesaplandığı bir ölçü birimidir. Bunu hesaplamak için formül aşağıdaki gibidir:
Bu formülde m harfi su buharının kütlesini, V harfi ise belirli bir hava kütlesinin hacmini ifade etmektedir.
Mutlak nemin değeri çeşitli faktörlere bağlıdır. Her şeyden önce bunlar hava sıcaklığı ve adveksiyon süreçlerinin doğasıdır.
Bağıl nem
Şimdi bağıl nemin ne olduğuna bakalım. Belirli bir sıcaklıkta, o hava kütlesindeki olası maksimum su buharı miktarına göre havanın ne kadar nem içerdiğini gösteren göreceli bir değerdir. Bağıl hava nemi yüzde (%) olarak ölçülür. Ve hava durumu tahminlerinde ve hava durumu raporlarında sıklıkla bulabileceğimiz bu yüzdedir.
Şunu da belirtmekte fayda var önemli kavramçiğ noktası gibi. Bu, hava kütlesinin su buharı ile mümkün olan maksimum doygunluğu olgusudur (şu anda bağıl nem %100'dür). Bu durumda aşırı nem yoğunlaşır ve oluşur. yağış, sis veya bulutlar.
Hava nemini ölçme yöntemleri
Kadınlar hacimli saç modelleri sayesinde atmosferdeki nem artışını tespit edebileceklerini biliyorlar. Ancak daha doğru yöntemler ve teknik cihazlar da vardır. Bunlar higrometre ve psikrometredir.
İlk higrometre 17. yüzyılda yaratıldı. Bu cihazın türlerinden biri, tam olarak saçın, çevresel nemdeki değişikliklerle uzunluğunu değiştirme özelliklerine dayanmaktadır. Ancak günümüzde elektronik higrometreler de bulunmaktadır. Psikrometre, ıslak ve kuru termometre içeren özel bir cihazdır. Göstergelerindeki farklılığa bağlı olarak havanın nemi belirli bir zamanda belirlenir.
Önemli bir çevresel gösterge olarak hava nemi
için optimal kabul edilir insan vücudu bağıl hava nemi %40-60'tır. Nem göstergeleri aynı zamanda kişinin hava sıcaklığı algısını da büyük ölçüde etkiler. Dolayısıyla, düşük nem oranıyla, bize havanın gerçekte olduğundan çok daha soğuk olduğu anlaşılıyor (ve bunun tersi de geçerlidir). Gezegenimizin tropik ve ekvatoral enlemlerinde gezginlerin sıcağı ve sıcağı bu kadar yoğun yaşamasının nedeni budur.
Günümüzde bir kişinin kapalı alanlardaki hava nemini düzenlemesine yardımcı olan özel nemlendiriciler ve nem gidericiler bulunmaktadır.
Nihayet...
Böylece mutlak hava nemi en önemli gösterge bize durum ve özellikler hakkında fikir veren hava kütleleri. Bu durumda bu değeri bağıl nemden ayırt edebilmeniz gerekir. Ve eğer ikincisi havada bulunan su buharının oranını (yüzde olarak) gösteriyorsa, o zaman mutlak nem, bir metreküp havadaki gram cinsinden gerçek su buharı miktarıdır.
Bir metreküp havada bulunan nem miktarı. Değerinin küçük olması nedeniyle genellikle g/m³ cinsinden ölçülür. Ancak belirli bir hava sıcaklığında yalnızca maksimum maksimum miktarda nem içerebildiği için (sıcaklık arttıkça bu mümkün olan maksimum nem miktarı artar, hava sıcaklığı azaldıkça mümkün olan maksimum nem miktarı azalır), bağıl kavramı kavramı nem tanıtıldı.
Bağıl nem
Eşdeğer bir tanım, havadaki su buharının mol fraksiyonunun belirli bir sıcaklıkta mümkün olan maksimuma oranıdır. Yüzde olarak ölçülür ve aşağıdaki formülle belirlenir:
burada: - söz konusu karışımın (havanın) bağıl nemi; - karışımdaki su buharının kısmi basıncı; - denge doymuş buhar basıncı.
Suyun doymuş buhar basıncı artan sıcaklıkla büyük ölçüde artar. Bu nedenle, sabit bir buhar konsantrasyonuyla havanın izobarik (yani sabit basınçta) soğutulmasıyla, buharın doygunlaştığı bir an (çiy noktası) gelir. Bu durumda "ekstra" buhar, sis veya buz kristalleri şeklinde yoğunlaşır. Su buharının doygunluğu ve yoğunlaşması süreçleri atmosferik fizikte büyük rol oynar: bulut oluşumu ve oluşum süreçleri atmosferik cepheler büyük ölçüde doyma ve yoğunlaşma süreçleri tarafından belirlenir; atmosferik su buharının yoğunlaşması sırasında açığa çıkan ısı, tropikal siklonların (kasırgalar) ortaya çıkması ve gelişmesi için enerji mekanizmasını sağlar.
Bağıl Nem Tahmini
Bir su-hava karışımının bağıl nemi, sıcaklığı biliniyorsa tahmin edilebilir ( T) ve çiğ noktası sıcaklığı ( Td). Ne zaman T Ve Td Santigrat derece cinsinden ifade edilirse aşağıdaki ifade doğrudur:
karışımdaki su buharının kısmi basıncının tahmin edildiği yer:
ve karışımdaki suyun sıcaklıktaki ıslak buhar basıncı tahmin edilir:
Aşırı doymuş su buharı
Yoğuşma merkezlerinin yokluğunda sıcaklık düştüğünde aşırı doygunluk durumu oluşabilir, yani bağıl nem %100'ün üzerine çıkabilir. İyonlar veya aerosol parçacıkları yoğunlaşma merkezleri olarak hareket edebilir; Wilson odası ve difüzyon odalarının çalışma prensibi, yüklü bir parçacığın geçişi sırasında oluşan iyonlar üzerindeki aşırı doymuş buharın yoğunlaşmasına dayanır: su damlacıkları Oluşan iyonların yoğunlaşması, yüklü parçacıkların görünür bir izini (izini) oluşturur.
Aşırı doymuş su buharının yoğunlaşmasına bir başka örnek, aşırı doymuş su buharının motor egzozundan gelen kurum parçacıkları üzerinde yoğunlaşması sonucu ortaya çıkan, uçaktaki iz izleridir.
Araçlar ve kontrol yöntemleri
Havanın nemini belirlemek için psikrometre ve higrometre adı verilen aletler kullanılır. August'un psikrometresi kuru ve ıslak olmak üzere iki termometreden oluşur. Islak termometre, kuru termometreden daha düşük bir sıcaklık gösterir çünkü haznesi, buharlaştıkça soğuyan, suya batırılmış bir bezle sarılmıştır. Buharlaşmanın yoğunluğu havanın bağıl nemine bağlıdır. Kuru ve ıslak termometrelerin okumalarına dayanarak havanın bağıl nemi psikrometrik tablolar kullanılarak bulunur. İÇİNDE Son zamanlarda Entegre nem sensörleri (genellikle voltaj çıkışlı), bazı polimerlerin havadaki su buharının etkisi altında elektriksel özelliklerini (ortamın dielektrik sabiti gibi) değiştirme özelliğine dayanarak yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Yerleşim alanlarında bağıl nemi arttırmak için elektrikli nemlendiriciler, ıslak genişletilmiş kil ile doldurulmuş tepsiler ve düzenli püskürtme kullanılır.
Notlar
Wikimedia Vakfı. 2010.
Diğer sözlüklerde “Bağıl nem” in ne olduğuna bakın:
BAĞIL NEM, havadaki su buharının niceliksel içeriğinin bir ölçüsüdür. Gerçek buhar basıncının suyun tipik olarak yoğunlaştığı doymuş buhar basıncına oranı yüzde olarak ifade edilir. Nem HİGROMETRE ile ölçülür... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük - Yüzde Birim hacimdeki havanın içerdiği su buharının esnekliğinin, aynı sıcaklıktaki doymuş buharın esnekliğine oranı... Coğrafya Sözlüğü
Bağıl nem- 16. Bağıl nem D. Bağıl Feuchtigkeit E. Bağıl nem F. Nem bağıl Aynı basınç ve sıcaklıkta su buharının kısmi basıncının doymuş buhar basıncına oranı Kaynak ... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı
Havada bulunan su buharının esnekliğinin aynı sıcaklıkta doymuş buharın esnekliğine oranı; yüzde olarak ifade edilir. * * * BAĞIL NEM BAĞIL NEM, su buharının elastikiyet oranı (bkz. ELASTİKLİK ... ... ansiklopedik sözlük
bağıl nem- Durum standartları ve metrolojiyle ilgili uygulamalar, en iyi sonuçların alınmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. atitikmenys: ingilizce. bağıl nem vok. göreceli Feuchte, f; akraba… … Metrologijos terminų žodynas'ın kullanımı
bağıl nem- Drėgmės ir drėgnos medžiagos, kurioje ji yra, masių arba tūrių santykis (%). atitikmenys: ingilizce. bağıl nem rus. bağıl nem... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
bağıl nem- drėgnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. bağıl nem vok. göreceli Feuchte, f; göreceli Feuchtigkeit, f rus. bağıl nem, f pranc. nem bağıl, f … Fizikos terminų žodynas
August'un psikrometresi iki parçadan oluşur: cıva termometreleri, bir tripod üzerine monte edilmiş veya ortak bir kasaya yerleştirilmiştir. Bir termometrenin topu ince bir kambrik beze sarılır ve bir bardak damıtılmış suya indirilir.
Ağustos psikrometresini kullanırken mutlak nem, Rainier formülü kullanılarak hesaplanır:
A = f-a(t-t 1)H,
burada A mutlak nemdir; f, yaş termometre sıcaklığındaki maksimum su buharı gerilimidir (bkz. Tablo 2); a - psikrometrik katsayı, t - kuru termometre sıcaklığı; t 1 - ıslak termometre sıcaklığı; N - barometrik basınç karar aşamasında.
Hava tamamen hareketsizse a = 0,00128 olur. Zayıf hava hareketinin varlığında (0,4 m/s) a = 0,00110. Maksimum ve bağıl nem, sayfa 34'te belirtildiği gibi hesaplanır.
| Hava sıcaklığı (°C) | Hava sıcaklığı (°C) | Su buharı gerilimi (mmHg) | Hava sıcaklığı (°C) | Su buharı gerilimi (mmHg) | |
| -20 - 15 -10 -5 -3 -4 0 +1 +2,0 +4,0 +6,0 +8,0 +10,0 +11,0 +12,0 |
0,94 1.44 2.15 3.16 3,67 4,256 4,579 4,926 5,294 6,101 7,103 8.045 9,209 9,844 10,518 |
+13,0 +14,0 +15,0 +16,0 +17,0 +18,0 +19,0 +20,0 +21,0 +22,0 +24,0 +25,0 +27,0 +30,0 +32,0 |
11,231 11,987 12,788 13,634 14,530 15,477 16.477 17,735 18,650 19,827 22,377 23,756 26,739 31,842 35,663 |
+35,0 +37,0 +40,0 +45,0 +55,0 +70,0 +100,0 |
42,175 47,067 55,324 71,88 118,04 233,7 760,0 |
aspirasyon psikrometresi (yüzde)
Tablo 4. Odada 0,2 m/s hızında sakin ve düzgün hava hareketinin normal koşulları altında Ağustos psikrometresindeki kuru ve ıslak termometrelerin okumalarına göre bağıl hava neminin belirlenmesi
Bağıl nemi belirlemek için özel tablolar vardır (tablo 3, 4). Assmann psikrometresi daha doğru okumalar sağlar (Şekil 3). Cihazın üst kısmında bulunan bir fan kullanılarak havanın eşit şekilde emildiği metal tüpler içine alınmış iki termometreden oluşur. Termometrelerden birinin cıva haznesi, her belirlemeden önce özel bir pipet kullanılarak damıtılmış su ile nemlendirilen bir kambrik parçasına sarılır. Termometre ıslandıktan sonra anahtarla fanı açın ve cihazı bir tripoda asın. 4-5 dakika sonra kuru ve ıslak termometrelerin okumalarını kaydedin. Nem buharlaştığından ve ıslak termometre olan cıva topunun yüzeyinden ısı emildiğinden, daha düşük bir sıcaklık gösterecektir. Mutlak nem, Sprung formülü kullanılarak hesaplanır: 
burada A mutlak nemdir; f, ıslak termometre sıcaklığında su buharının maksimum voltajıdır; 0,5 - sabit psikrometrik katsayı (hava hızı düzeltmesi); t - kuru termometre sıcaklığı; t 1 - ıslak termometre sıcaklığı; H - barometrik basınç; 755 - ortalama barometrik basınç (tablo 2'ye göre belirlenir).
Maksimum nem (F), kuru termometre sıcaklığına dayalı olarak Tablo 2 kullanılarak belirlenir.
Bağıl nem (R) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
burada R bağıl nemdir; A - mutlak nem; F, kuru termometre sıcaklığındaki maksimum nemdir.
Bağıl nemdeki zaman içindeki dalgalanmaları belirlemek için bir higrograf cihazı kullanılır. Cihaz termografa benzer şekilde tasarlanmıştır ancak higrografın alıcı kısmı yağsız bir saç tutamıdır.
Pirinç. 3. Assmann aspirasyon psikrometresi:
1 - metal borular;
2 - cıva termometreleri;
3 - emilen havanın çıkışı için delikler;
4 - psikrometreyi asmak için klips;
5 - ıslak termometreyi ıslatmak için pipet.
Mutlak ve bağıl nem
Önceki bölümde bir dizi fiziksel terim kullandık. Bunların büyük önemi nedeniyle okul fizik dersini hatırlayalım ve hava nemi ve çiğlenme noktasının ne olduğunu ve nasıl ölçüleceğini açıklayalım.
Birincil hedef fiziksel parametre mutlak (gerçek) hava nemi - kütle konsantrasyonu (içerik) gazlı su(buharlaşmış su, su buharı) havadaki, örneğin bir metreküp havada (daha doğrusu bir metreküp alanda) buharlaşan kilogram su sayısı. Havada su buharı azsa hava kuru, çoksa nemlidir. Peki çok ne anlama geliyor? Örneğin 1 metreküp havada 0,1 kg su buharı çok mudur? Ve ne çok ne de biraz, tam olarak bu kadar ve daha fazlası değil. Ancak 40 °C sıcaklıkta bir metreküp havada 0,1 kg su buharının çok olup olmadığını sorarsanız, o zaman kesinlikle çok fazla olduğunu, o kadar çok olduğunu söyleyebilirsiniz ki bu asla gerçekleşmez.
Gerçek şu ki, normal banyo koşulları altında su hala sıvı olduğundan ve moleküllerinin yalnızca çok küçük bir kısmı arayüz yoluyla sıvı fazdan gaz fazına kaçtığından, arzu edildiği kadar suyu buharlaştırmak mümkün değildir. Bunu aynı geleneksel Türk hamamı modeli örneğiyle açıklayalım - tabanı (tabanı), duvarları ve kapağı (tavanı) aynı sıcaklığa sahip bir kap ("tava") modeli. Teknolojide böyle bir izotermal kaba termostat (fırın) adı verilir.
Model kabın dibine (hamamın zeminine) su dökelim ve sıcaklığı değiştirerek farklı sıcaklıklarda havanın mutlak nemini ölçelim. Sıcaklık yükseldiğinde havanın mutlak neminin hızla arttığı ve sıcaklık düştüğünde hızla azaldığı ortaya çıktı (Şek. 23). Bu, artan sıcaklıkla birlikte faz geçişinin enerji bariyerini aşmaya yetecek enerjiye sahip su moleküllerinin sayısının hızla (eksponansiyel olarak) artmasının sonucudur. Gazlaşan (“buharlaşan”) moleküllerin sayısındaki bir artış, havadaki su moleküllerinin sayısında (birikiminde) bir artışa (su buharı miktarında bir artışa) yol açar, bu da havadaki su moleküllerinin sayısında bir artışa yol açar. tekrar suya "uçan" (sıvılaşmış) su moleküllerinin sayısı. Suyun gazlaşma hızı, su buharının sıvılaşma hızıyla karşılaştırıldığında, Şekil 1'deki eğri ile tanımlanan denge oluşur. 23. Denge durumunda, hamamda hiçbir şey olmuyormuş gibi göründüğünde, hiçbir şeyin buharlaşmadığını ve hiçbir şeyin yoğunlaşmadığını, aslında tonlarca suyun (ve su buharının) aslında gazlaştığını (ve hemen sıvılaştırılmıştır) sırasıyla). Bununla birlikte, gelecekte buharlaşmayı tam olarak ortaya çıkan etki olarak ele alacağız - su miktarı gerçekte azaldığında ve su buharı miktarı gerçekte arttığında, gazlaştırma oranının sıvılaşma oranına göre fazlalığı. Sıvılaşma oranı gazlaşma oranını aşarsa bu işleme yoğuşma adını vereceğiz.
Denge mutlak hava nemi değerlerine suyun doymuş buhar yoğunluğu denir ve belirli bir sıcaklıkta mümkün olan maksimum mutlak hava nemidir. Sıcaklık arttıkça su buharlaşmaya (gaza dönüşmeye) başlar ve doymuş buhar yoğunluğunun artmasına neden olur. Sıcaklık düştükçe, su buharı soğutma duvarlarında küçük çiy damlaları şeklinde (daha sonra büyük damlalar halinde birleşerek akıntılar şeklinde aşağı doğru akar) veya soğutma havası hacminde küçük çiy damlaları şeklinde yoğuşma meydana gelir. boyutu 1 mikrondan küçük sis damlaları ("buhar bulutları" formunda olanlar dahil).
Pirinç. 23. Mutlak hava nemi, denge koşulları (doymuş buhar yoğunluğu) ve çeşitli sıcaklıklarda buna karşılık gelen doymuş buhar basıncı rho altında suyun üstünde gerçekleşir. Noktalı oklar – keyfi bir mutlak nem değeri için Тр çiğ noktasının belirlenmesi d.
Böylece, 40 °C sıcaklıkta, izotermal koşullar altında (doymuş buhar yoğunluğu) su üzerindeki havanın denge mutlak nemi 0,05 kg/m3'tür. Bunun tersine, 0,05 kg/m3 mutlak nem için 40 °C sıcaklığa çiğ noktası denir çünkü bu mutlak nemde ve bu sıcaklıkta (sıcaklık düştükçe) çiy oluşmaya başlar. Herkes banyolardaki buğulu camlardan ve aynalardan gelen çiylere aşinadır. Mutlak hava nemi, havanın çiğlenme noktasını (Şekil 23'teki grafiğe göre) açıkça belirler ve bunun tersi de geçerlidir. Normal insan vücut sıcaklığına eşit olan 37 °C'lik bir çiğlenme noktasının, 0,04 kg/m3'lük mutlak hava nemine karşılık geldiğini unutmayın.
Şimdi termodinamik denge koşulunun ihlal edildiği durumu düşünün. Örneğin, önce model bir kap, içindeki su ve havayla birlikte 40 °C'ye ısıtıldı ve ardından duvarların, suyun ve havanın sıcaklığının aniden 70 °C'ye yükseldiğini tamamen varsayımsal olarak varsayalım. Başlangıçta, 40 °C'deki doymuş buharın yoğunluğuna karşılık gelen 0,05 kg/m3'lük mutlak hava nemi vardır. Hava sıcaklığı 70 °C'ye yükseldikten sonra, ilave miktarda suyun buharlaşması nedeniyle mutlak hava nemi, kademeli olarak yeni bir doymuş buhar yoğunluğu olan 0,20 kg/m3 değerine yükselmelidir. Ve tüm buharlaşma süresi boyunca mutlak hava nemi 0,20 kg/m3'ün altında olacak, ancak artacak ve 0,20 kg/m3'lük bir değere yönelecek ve bu değer er ya da geç 70 °C'ye sabitlenecektir.
Bir durumdan diğerine havanın bu tür dengesiz geçiş modları, değeri hesaplanan ve mevcut hava sıcaklığında mevcut mutlak nemin doymuş buhar yoğunluğunun oranına eşit olan bağıl nem kavramı kullanılarak tanımlanır. Böylece başlangıçta 40°C'de %100 bağıl nem elde ederiz. Daha sonra hava sıcaklığının 70 °C'ye keskin bir şekilde yükselmesiyle bağıl hava nemi keskin bir şekilde %25'e düştü ve ardından buharlaşma nedeniyle tekrar %100'e yükselmeye başladı. Doymuş buhar yoğunluğu kavramı sıcaklığı belirtmeden anlamsız olacağı gibi, bağıl nem kavramı da sıcaklığı belirtmeden anlamsızdır. Dolayısıyla, 0,05 kg/m3'lük mutlak hava nemi, 40 °C hava sıcaklığında %100 ve 70 °C hava sıcaklığında %25 bağıl hava nemine karşılık gelir. Mutlak hava nemi tamamen kütlesel bir değerdir ve herhangi bir sıcaklığa referans gerektirmez.
Bağıl nem sıfırsa, havada hiç su buharı yoktur (kesinlikle kuru hava). Havanın bağıl nemi %100 ise hava mümkün olduğu kadar nemlidir; havanın mutlak nemi doymuş buharın yoğunluğuna eşittir. Havanın bağıl nemi örneğin %30 ise bu, havada prensip olarak bu sıcaklıkta buharlaşabilen ancak henüz buharlaşmayan su miktarının yalnızca %30'unun buharlaştığı anlamına gelir. buharlaştırılmıştır (veya sıvı su eksikliği nedeniyle henüz buharlaştırılamaz). Başka bir deyişle, havanın bağıl neminin sayısal değeri suyun hala buharlaşıp buharlaşamayacağını ve ne kadarının buharlaşabileceğini gösterir, yani havanın bağıl nemi aslında havanın potansiyel nem kapasitesini karakterize eder. “Göreceli” teriminin havadaki su kütlesini hava kütlesiyle değil, havadaki su buharının mümkün olan maksimum kütle içeriğiyle ilişkilendirdiğini vurguluyoruz.
Peki kapta eşit bir sıcaklık yoksa ne olur? Örneğin, alt kısım (zemin) 70 °C sıcaklığa sahip olacak ve kapak (tavan) yalnızca 40 °C sıcaklığa sahip olacaktır. O halde birleşik bir doymuş buhar yoğunluğu ve bağıl nem kavramını ortaya koymak mümkün değildir. Kazanın tabanında mutlak hava nemi 0,20 kg/m3'e yükselme eğilimindedir ve tavanda 0,05 kg/m3'e düşer. Bu durumda dipteki su buharlaşacak ve su buharı tavanda yoğuşacak ve daha sonra yoğuşma suyu şeklinde aşağıya, özellikle kabın tabanına doğru akacaktır. Böyle bir dengesizlik sürecine (ama belki de zaman içinde oldukça istikrarlı, yani durağan) endüstride damıtma denir. Bu süreç, çiğin soğuk tavanda sürekli yoğunlaştığı gerçek Türk hamamları için tipiktir. Bu nedenle Türk hamamlarında yoğuşma suyunun drenajı için oluklu (oluklu) tonozlu tavanların bulunması zorunludur.
Dengesizlik, diğer birçok (ve hemen hemen tüm gerçek) durumlarda, özellikle tüm sıcaklıkların eşit olduğu ancak su eksikliğinin olduğu durumlarda da ortaya çıkabilir. Yani buharlaşma sürecinde kabın dibindeki su kaybolursa (buharlaşırsa), o zaman buharlaşacak hiçbir şey kalmayacak ve mutlak nem aynı seviyede sabitlenecektir. Bu durumda, yüksek sıcaklıklarda %100 bağıl hava nemi elde etmenin mümkün olmadığı açıktır; bu, özellikle kuru sauna veya Rus banyosunda hafif buhar elde etmek için yararlı bir faktördür. Ancak sıcaklığı düşürmeye başlarsak, çiğ noktası adı verilen belirli bir düşük sıcaklıkta, kabın duvarlarında yoğuşma şeklinde su tekrar görünecektir. Çiy noktasında, havanın bağıl nemi her zaman %100'dür (çiy noktasının tanımı gereği).
Hava sıcaklığı düştüğünde yoğuşmanın ortaya çıkması ilkesine dayanarak, gazlarda çiğlenme noktasını belirlemek için yaygın olarak bilinen bir endüstriyel cihaz oluşturuldu. İçinden test gazının düşük hızda geçtiği bir cam bölmeye, yavaşça soğutulan cilalı bir metal yüzey monte edilir (Şekil 24). Çiy (sislenme) anında yüzey sıcaklığı ölçülür. Bu sıcaklık çiğ noktası olarak alınır. İlk anda çiy damlaları çok küçük olduğundan, çiy oluşma anının doğru bir şekilde belirlenmesi ancak mikroskop yardımıyla mümkündür. Yüzey, sıvı bir soğutucuyla ısının alınmasıyla veya başka bir yöntemle soğutulur. Çiyin düştüğü yüzeyin sıcaklığı herhangi bir termometreyle, tercihen bir termokuplla ölçülür. Soğuk bir aynanın üzerinde, özellikle de soğuktan sıcak bir odaya getirilen bir aynanın üzerinde "nefes alırsanız", cihazın çalışma prensibi netleşir - ayna ısındıkça buğulanma giderek azalır ve ardından tamamen durur.
Bütün bunlar, çiğlenme noktasının üzerindeki sıcaklıklarda yüzeyin her zaman kuru olduğu ve bilerek su dökülürse kesinlikle buharlaşacağı ve yüzeyin kuruyacağı anlamına gelir. Ve çiğlenme noktasının altındaki bir sıcaklıkta, yüzey her zaman ıslaktır ve eğer yüzey yapay olarak kurutulursa (silinirse), o zaman üzerindeki su, havadan çökelmesi anlamında hemen "kendi başına" görünecektir. çiy (yoğuşma).
Pirinç. 24. Gazdaki çiğlenme noktasını doğru bir şekilde belirlemek için cihazın prensibi. 1 – çiy damlalarının görünümünü gözlemlemek için cilalı metal yüzey, 2 – metal gövde, 3 – cam, 4 – gaz akışının girişi ve çıkışı, 5 – mikroskop, 6 – arka ışık lambası, 7 – içine termokupl bağlantısı takılı termokupl termometresi cilalı yüzeye yakın, 8 - soğutulmuş sıvı içeren bir bardak (örneğin, katı karbon dioksitli bir su-alkol karışımı - kuru buz), 9 - bir cam kaldırıcı.
Yüzey gözenekli ise (ahşap, seramik, çimento-kum, lifli vb.) Tamamen farklı bir durum ortaya çıkar. Gözenekli malzemeler, boşluklara sahip olmaları ve boşlukların, 1 mikrona veya daha azına kadar küçük enine boyuta (çapa) sahip kanallar biçiminde olmasıyla karakterize edilir. Bu tür kanallardaki (kılcal damarlar, gözenekler) sıvı, gözeneksiz bir yüzeyden veya büyük enine boyuta sahip kanallardan farklı davranır. Kanalların yüzeyi suyla ıslanırsa yüzeydeki su malzemenin derinliklerine emilir ve herkesin bildiği gibi daha sonra buharlaşması zor olacaktır. Ve kanalların yüzeyi suyla ıslatılmazsa, o zaman su malzemenin derinliklerine emilmez ve malzemenin derinliklerine özel olarak "enjekte edilse" bile (örneğin bir şırınga ile), yine de olacaktır. dışarı çıkmaya zorlanır (buharlaştırılır). Bunun nedeni, ıslak kılcal damarlarda sıvı yüzeyinde içbükey bir menisküs oluşması ve yüzey gerilimi kuvvetlerinin sıvıyı kılcal damarın içine çekmesidir (Şekil 25). Kılcal damarlar ne kadar ince olursa, sıvı o kadar kuvvetli emilir ve yüzey gerilimi kuvvetleri nedeniyle kılcal damardaki sıvı sütununun yükselişinin yüksekliği onlarca metre olabilir. Bu nedenle, emilen sıvı, ağaçlar tarafından köklerden taç yapraklarına besin solüsyonları iletmek için kullanılan gözenekli malzemenin tüm hacmi boyunca kademeli olarak dağıtılır.
Pirinç. 25. Farklı enine boyutlarda d (çap) olan bir dizi kanal (kılcal damarlar, gözenekler) şeklinde sunulan gözenekli bir malzemenin özelliklerinin gösterimi. 1 - gözeneksiz alt tabaka, 2 - alt tabakaya dökülen su, 3 - yüzey gerilimi F nedeniyle, alt tabakadan suyu daha yüksek bir yüksekliğe emen gözenekli bir malzemenin kılcal damarları, kılcal ne kadar ince olursa (koşullu enine boyut) Kılcal borunun dışındaki su için “kanal”ın d0 değeri sonsuzdur). Kılcal damar ne kadar ince olursa, su buharı basıncının denge değeri o kadar düşük olur (denge mutlak hava nemi, doymuş buhar yoğunluğu), bunun sonucunda alt tabakadaki su yüzeyinde oluşan su buharı, su yüzeyinde yoğunlaşır. kılcal (buharın hareketi kesikli noktalı bir okla 4 gösterilir - gözenekli bir malzemenin havadan gelen su buharı ile nemlendirilmesi olgusuna higroskopisite denir.
Gözenekli malzemelerin bir başka önemli özelliği de, suyun içbükey yüzeyi üzerindeki doymuş buharın yoğunluğunun düz düz su yüzeyinin üzerindekinden daha az olmasıdır; daha az değer, Şekil 2'de belirtilmiştir. 23. Bunun nedeni, buhar fazındaki su moleküllerinin, içbükey bir menisküsle (kompakt su yüzeyiyle daha fazla "çevrelendiklerinden") kompakt (sıvı) suya daha sık uçmaları ve havanın tükenmesidir. su buharı. Bütün bunlar, düz bir yüzeyden gelen suyun, ıslak duvarlı kılcal damarlarda gözenekli malzemenin içinde buharlaşmasına ve yoğunlaşmasına neden olur. Gözenekli bir malzemenin nemli hava ile nemlendirilmesi özelliğine higroskopisite denir. Gözeneksiz yüzeylerden gelen suyun tamamının er ya da geç gözenekli malzemenin kılcal damarlarına "yeniden yoğunlaşacağı" açıktır. Bu, gözeneksiz malzemelerin kuru olması durumunda, bu koşullar altında gözenekli malzemelerin de kuru olduğu anlamına gelmediği anlamına gelir.
Böylece, düşük hava neminde bile (örneğin %20 bağıl nemde) gözenekli malzemeler nemlendirilebilir (100 °C sıcaklıkta bile). Bu nedenle ahşap gözeneklidir, bu nedenle depoda saklandığında ne kadar kurutulursa kurutulsun tamamen kuru olamaz, yalnızca "havada kuruyabilir". Tamamen kuru odun elde etmek için mümkün olduğu kadar düşük bağıl nemde (%0,1 ve altı) mümkün olan en yüksek sıcaklıklara (120–150 °C ve üstü) ısıtılmalıdır.
Ahşabın hava kurusu nem içeriği, mutlak hava nemi ile değil, belirli bir sıcaklıktaki bağıl hava nemi ile belirlenir. Bu bağımlılık sadece ahşap için değil aynı zamanda tuğla, sıva, lifler (asbest, yün vb.) için de tipiktir. Gözenekli malzemelerin havadaki suyu emebilme yeteneğine “nefes alma” yeteneği denir. “Nefes alma” yeteneği higroskopikliğe eşdeğerdir. Bu olgu Bölüm 7.8'de daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.
Bazı organik gözenekli malzemeler (lifler) kendi nem içeriklerine bağlı olarak uzama özelliğine sahiptir. Örneğin, onu normal bir yere asabilirsiniz. yün iplik ağırlık ve ipliği nemlendirerek ipliğin uzadığından emin olun ve ardından kurudukça tekrar kısalacaktır. Bu, ipliğin uzunluğunu ölçerek ipliğin nem içeriğini belirlemeyi mümkün kılar. Ve ipliğin nemi havanın bağıl nemi tarafından belirlendiğinden, ipliğin uzunluğu aynı zamanda havanın bağıl nemini belirlemek için de kullanılabilir (her ne kadar yaklaşık olarak bazı hatalar olsa da, hava nemi arttıkça artar). Banyo higrometreleri de dahil olmak üzere ev tipi higrometreler (bağıl hava nemini belirleyen cihazlar) bu prensipte çalışır (Şekil 26).
Pirinç. 26. Higrometrenin prensibi. 1 – nemlendiğinde esneyen (doğal veya yapay malzemeden), her iki ucundan cihazın gövdesine sabit olarak sabitlenmiş higroskopik iplik, 2 – cihazı kalibre etmek için ayarlanabilir uzunlukta filmaşin, 3 – gösterge okunun dönme ekseni cihaz, 4 – ok kolu, 5 – gergi yayı, 6 – ok, 7 – ölçek.
Kurutma sırasında ağaç lifleri de kısalır. Bu, bitki dallarının şeklindeki değişikliklerin ve kurutma sırasında kerestenin eğrilmesinin etkilerini açıklamaktadır. Ev yapımı köy higrometrelerinin çok sayıda tasarımı ahşabın higroskopikliğine dayanmaktadır (Şekil 27 ve 28).
Böylece, ıslatılmış kılcal damarlardaki suyun içbükey yüzeyleri, gözenekli malzemelerin spesifik özelliklerini (özellikle higroskopiklik ve değişim) belirler. Mekanik özellikler). Aynı derecede önemli bir rol, üzerinde doymuş su buharının basıncının düz ve içbükey su yüzeylerinin üzerindeki basınçtan daha büyük olduğu dışbükey su yüzeyleri (alt tabakaların ıslanmayan düz yüzeylerinde ve ıslanamayan kılcal damarlarda) tarafından oynanır. Bu, ıslanamayan malzemelerin ıslanabilen malzemelerden daha kuru olduğu anlamına gelir: ıslanamayan malzemelerden su buharlaşır ve ortaya çıkan buhar daha sonra ıslanabilen malzemeler üzerinde yoğunlaşır. Bu, yalnızca sıvı suyun gözeneklere nüfuz etmesini değil aynı zamanda ahşabın içindeki su buharının yoğunlaşmasını da önleyen, su itici ahşap emprenye işleminin temelidir. Havadaki su damlacıklarının dışbükeyliği, sisin kolay buharlaşmasını ve ayrıca nemli gazların (özellikle banyolarda, bulutlarda, bulutlarda vb.) aşırı soğutulması sırasında oluşumunun (çiy ile karşılaştırıldığında) zorluğunu açıklar.
Pirinç. 27. Kurutulmuş ve zımparalanmış bir ahşap daldan elde edilen en basit ev yapımı higrometre. 1 – her iki taraftan kesilmiş ve duvara tutturulmuş ana çekim (çarşaf düzleminde bulunur), 2 – 3–6 mm kalınlığında ve 40–60 cm uzunluğunda ikincil yan çekim, 3 – duvarda ölçekle işaretlenmiş ve inşa edilmiş dereceli sertifikalı higrometreye göre (veya bölgenin hava durumu raporlarına göre). Düşük bağıl nemde, sürgünün ahşabı kurur, uzunlamasına ağaç lifi (4) kısalır ve yan sürgünü ana sürgünden uzaklaştırır.
Pirinç. 28. Yüksek bağıl hava neminde nemlendirilmiş ahşabın kütlesinin arttırılmasına dayanan en basit ev yapımı higrometre. 1 – külbütör kolu (terazi), 2 – askı ipliği, 3 – higroskopik olmayan malzemeden (örneğin metal) yapılmış ağırlık, 4 – higroskopik ahşaptan yapılmış ağırlık (ıhlamur gibi enine kesilmiş gevşek hafif ahşaptan yapılmış ince yuvarlak kereste) veya talaş ve talaşla ağlayın). Bağıl hava nemi arttıkça ahşabın nemlenmesi ve ağırlığının artması, külbütörün higroskopik yüke doğru eğilmesine neden olur.
Sonuç olarak, ıslak gazlarla ilgili günlük kavramların ve mesleki terimlerin özelliklerine dikkat çekiyoruz. Pek çok hamam sever, Rus hamamlarının ısıtıcılarının "patlama" sırasında "dağıtıldığından" bir tür su buharı değil, küçük parçacıklardan oluşan bir gaz süspansiyonu (toz) ürettiğinden hala emindir. sıcak su ve sıcak suyun çok mikroskobik parçacıkları da o çok “hafif buhardır”. Bu nedenle, bu güzel gündelik teorinin destekçileri, büyük ama orta derecede sıcak zemin yüzeyleri için (bu teoriye göre "en hafif" buharı veriyor gibi görünen) "Türk" tedarikinin bariz uygunluğu ile "" arasında acı verici bir şekilde acele etmek zorunda kalıyor. Rusya'nın nispeten küçük sıcak taş yüzeyleri tedarikinin kullanışlılığı. Bu teoriye göre, çaydanlıktan çıkan "beyaz" buhar, çaydanlıktaki suyun "buharlaşmasının" birincil eylemi gibi görünmektedir. Daha sonra bu büyük "beyaz" buhar parçacıkları, gözle görülemeyen mikroskobik su parçacıkları oluşturmak üzere yeniden "buharlaşır" (sözde ayrışır). Tüm bu düşüncelerin, maddelerin moleküler teorisi konusundaki cehaletin ve dolayısıyla, bireysel, en enerjik suyun bir bariyeri aşarak, birbirini çeken bir dizi molekül biçiminde yoğunlaştırılmış suyu hayal edememenin bir sonucu olduğu açıktır. Moleküller havaya uçabilir (karşılıklı çekim "bağlarını" kırabilir), sadece gaz formunda buhar oluşturabilirler.
Bu kitapta banyoların karakteristik özelliği olan çok sayıda gündelik (çoğunlukla çok zekice ama yoğun) fikirleri tartışma fırsatımız yok. Bu kitap, en azından okul müfredatı düzeyinde fiziğe bir giriş sağlar. Bir kaba dökülen kompakt, sıvı suyu, büyük damlalar ve sıçramalar biçiminde ve/veya küçük damlacıklar biçiminde - aerosoller (havaya yavaş yavaş düşen) ve/veya biçimdeki dağılmış (parçalanmış) sıvı sudan açıkça ayırt ediyoruz. ultra ince damlacıklardan oluşan - sis ve pus (neredeyse havaya düşmüyor). Su buharı (su buharı) su veya sıvı değil (ince bölünmüş olsa bile), ancak bir gazdır; bunlar uzaydaki ayrı su molekülleridir ve bu su molekülleri birbirlerinden o kadar uzaktadır ki pratik olarak birbirlerini çekmezler ( ancak bazen çarpışmalar sonucunda etkileşime girer ve bu nedenle sürekli olarak birleşebilir - yoğunlaştığında düşük hızlar moleküler çarpışmalar). Su molekülleri (banyodaki su buharı formunda) her zaman hava molekülleri tarafından çevrelenir ve özel bir gaz oluşturur - Nemli Hava yani havanın su buharı ile karışımı (su, nitrojen, oksijen, argon ve havayı oluşturan diğer bileşenlerin moleküllerinin bir karışımı). Ve eğer bu nemli hava sıcaksa banyolarda buna “buhar” denir. Ayrışmış su buharlarına ayrışmış su molekülleri H 2 O denir. –> OH + H, 2000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda oluşur. Daha da fazlasıyla yüksek sıcaklıklar 5000 °C'nin üzerinde çeşitli iyonize su buharları oluşur H 2 O –> OH ‑ + H + = OH ‑ +H 3 O + = OH + H + + e. İyonlaşma şu durumlarda da meydana gelebilir: Düşük sıcaklık buharlar, ancak elektronik veya iyon ışınımıyla, örneğin havadaki parıltı veya korona elektrik deşarjlarıyla.
Su buharı, herhangi bir gaz (veya örneğin buharlaşan benzin gibi herhangi bir buhar) gibi görünmezdir ve bir gaz değil, küçük su damlacıkları olan sis, ışığı dağıtır ve beyaz "duman" şeklinde görünür. Her gün su buharının bir su ısıtıcısından veya bir tavanın kapağının altından nasıl çıktığını, havada soğuduğunu gözlemleyebiliriz. Su ısıtıcısından çıktığında, başlangıçta görünmezdir (gaz şeklinde), su ısıtıcısının ağzında yavaş yavaş soğur, yoğunlaşmaya başlar ve sis akıntılarına ("buhar püskürmeleri") dönüşür. Daha sonra sis damlacıkları havaya karışır ve eğer hava yeterince kuruysa (yani nemi kabul edebiliyorsa) tekrar buharlaşarak "yok olur". Hamam yaşamında, buhar genellikle tam olarak havadaki görünmez su buharı olarak anlaşılır; buna buhar adı verilen hamamdaki sıcak nemli havanın kendisi de dahildir: "hamamda sıcak buhar vardır" veya "hamamda soğuk buhar vardır." Hamamdaki “buhar püskürmeleri” şeklindeki sis istenmeyen bir olgudur. Sis, soğuk hava aniden ıslak bir hamamın içine açılan kapılardan girdiğinde ve ayrıca hamamdaki düşük hava sıcaklıklarında yeterince ısıtılmamış taşlara çarptığında (tıpkı buharın su ısıtıcısından çıkmasıyla sis oluşması gibi) oluşur. Her durumda, buharın sıcaklığının arttırılması ve buharın girdiği havanın sıcaklığının yükseltilip nem oranının azaltılmasıyla sis oluşumu önlenebilir (bkz. bölüm 7.5). Hamamda sis görünüyorsa, hamamdaki buharın "ham" olduğu söylenir (bkz. bölüm 7.6). Hamama girdikten sonra yüz nem hissederse (terler) ve bardaklar buğulanırsa buharın "ıslak" olduğunu, yüz nem hissetmiyorsa buharın "kuru" olduğunu söylerler. Elbette su buharının kendisi (gaz olarak) kuru, nemli veya nemli olamaz; kuru, nemli veya nemli hava demek daha doğru olur. Profesyonel jargonda tesisatçılar sıklıkla şunu kullanır: teknik terimler"ıslak" veya "nemli" buhar, ana buhar boru hattında (örneğin, bir şehir banyosunun buhar odasına doğrudan buhar sağlamak) yoğunlaşmış su (sis şeklinde dahil) bulunduğunu açıklamak istediklerinde. "Kuru", "kızgın" veya "canlı" buhar terimleri, ana buhar borusunun içi kuru olduğu ve borunun içindeki buharın sis içermediği durumlarda kullanılır. Bu nedenle terminoloji tamamen farklıdır, dolayısıyla bazen ek açıklamalara ihtiyaç duyulur. Bilimsel, mesleki ve gündelik terminoloji kural olarak örtüşmez.