Единица измерения влажности

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха. урок. Физика 8 Класс

Единица измерения влажности

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью.

Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).

Рис. 1. Насыщенный пар

Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).

Рис. 2. Ненасыщенный пар

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха – величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3).

Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот.

В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды.

При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции.

При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

  1. плотность водяного пара в воздухе;
  2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.

Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначениеабсолютной влажности:  (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измеренияабсолютной влажности:  (в СИ) или  (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности:

Обозначения:

 масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

 объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к.

дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами.

Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности: .

Единицы измеренияотносительной влажности: %.

Формула вычисления относительной влажности:

Обозначения:

 плотность водяного пара (абсолютная влажность),  (в СИ) или ;

 плотность насыщенного водяного пара при данной температуре,  (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр (рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух.

В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара).

В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы.

Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара.

Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).

Волосной гигрометр (рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).

Рис. 6. Психрометр (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора.

С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы.

Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом.

Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая.

Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Температура, Давление, мм. рт. ст.Плотность пара,
-101,952,14
-82,322,54
-62,762,09
-43,283,51
-23,884,13
04,584,84
25,35,6
46,16,4
67,07,3
88,08,3
109,29,4

Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Табл. 2. Психометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается.

Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
  2. Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
  3. Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
  4. Интернет-портал «.com» (Источник)

Домашнее задание

  1. Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
  3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
  4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
  5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/8-klass/bagregatnye-sostoyaniya-vewestvab/vlazhnost-vozduha-sposoby-opredeleniya-vlazhnosti-vozduha

Относительная влажность воздуха или RH. Как определить влажность воздуха и зачем?

Единица измерения влажности

Чем абсолютная влажность отличается от относительной влажности воздуха? Что значат цифры в прогнозах погоды? Когда воздух более сухой: зимой или летом?
Для здоровья человека важно, чтобы воздух в помещении был не сухим и не слишком влажным. Для того, чтобы наладить в квартире идеальный микроклимат, нужно следить за показателями воздуха и учитывать не только температуру и содержание CO₂, но и уровень влажности. Расскажем обо всём, что важно знать на эту тему. Без воды.

Вода занимает большую часть поверхности земли. С поверхности Мирового океана происходит испарение влаги. Это происходит непрерывно, вне зависимости от времени года. Интенсивность процесса зависит от климатической зоны, среднесуточной температуры и наличия ветров.

Воздушные массы перемещаются с большой скоростью, и вот уже на нас выпадает дождь, который раньше был водой Атлантического или Тихого океана.

Воз­дух — составной газ, в нем со­дер­жит­ся мно­же­ство раз­лич­ных газов. Основной — азот, а вовсе не кислород, как многие привыкли думать.

Среди прочих газов есть и водяной пар. Чтобы оценить его ко­ли­че­ство в воз­ду­хе необ­хо­ди­мо опре­де­лить, какую массу имеют во­дя­ные пары в опре­де­лен­ном вы­де­лен­ном объ­е­ме — такую ве­ли­чи­ну ха­рак­те­ри­зу­ет плот­ность. Плот­ность во­дя­но­го пара в воз­ду­хе на­зы­ва­ют аб­со­лют­ной влаж­но­стью.

Абсолютная влажность — ко­ли­че­ство влаги, со­дер­жа­щей­ся в одном ку­би­че­ском метре воз­ду­ха.

Но человек не способен оценить абсолютную влажность воздуха без специальных приборов, для человека важна именно относительная влажность воздуха, содержание влаги от­но­си­тельно мак­си­маль­но воз­мож­но­го зна­че­ния.

От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха или RH (Relative Humidity) — ве­ли­чи­на, по­ка­зы­ва­ю­щая, на­сколь­ко далек пар от на­сы­ще­ния.

Насыщенный пар — это пар, находящийся в равновесии с жидкостью. Все что испаряется — чуть позже конденсируется, выпадает в качестве осадков и вновь испаряется. Объем жидкости не увеличивается в результате конденсации пара и не уменьшается в результате ее испарения.

Ненасыщенный пар — пар, не достигший динамического равновесия. При наличии над поверхностью жидкости ненасыщенного пара процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, и потому жидкости в сосуде с течением времени становится все меньше и меньше.

Влажность низкая, если пар далек от насыщения. И наоборот.

Точка росы – тем­пе­ра­ту­ра, при ко­то­рой пар ста­но­вит­ся на­сы­щен­ным.

Почему зимой и летом показатели влажности воздуха разные? Чем теп­лее воз­дух, тем боль­шее ко­ли­че­ство влаги он может со­дер­жать, и на­о­бо­рот: чем воз­дух хо­лод­нее, тем меньше мак­си­маль­ное со­дер­жа­ние в нем пара.

Воздух зимой более сухой, чем летом.

По ГОСТу 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении» оптимальной относительной влажностью в холодное время года считается 30-45%, а в теплое – 30-60%. Зимой относительная влажность воздуха в помещении не должна превышать 60%, а летом – 65%.

Важно понимать, что эти нормы разработаны и закреплены для проектировщиков зданий, а не жильцов. Врачи рекомендуют поддерживать влажность воздуха на уровне 40-60% вне зависимости от времени года.

Почему это важно? Потому что слизистые оболочки человека не должны быть сухими, иначе организм теряет защиту от вирусов, сезонных инфекций, мелкой пыли. Важно, чтобы и кожа не была слишком сухой. Мы часто забываем о том, что кожа — это тоже наш орган, а не просто защитное покрытие остального организма.

Воздух в помещении слишком сухой, если:

  • трескаются губы
  • появляется першение в горле, легкий кашель
  • кожа лица и рук становится сухой, появляется шелушение, заусенцы и трещины на руках
  • у комнатных растений подсыхают кончики листьев
  • сильно электризуются волосы и одежда из синтетики

На самом деле, воздух очень часто пересушен, особенно в холодное время года. Чтобы сделать его более влажным нужно использовать увлажнители. Существует много разных моделей, важно выбрать те, которые удобны и подходят вам. Главное — чтобы они эффективно увлажняли воздух.

Особенно важно, чтобы воздух был влажным в детской и спальне, в тех комнатах, где вы проводите больше всего времени.

Оптимальная относительная влажность воздуха в детской комнате — 50-65%.

Самым сухим воздух должен быть в рабочей зоне — 30-40%. Важно, чтобы относительная влажность была не ниже этих показателей.

В спальне — 40-50% влажность хорошо повлияет на здоровье: снизится утомляемость, улучшится иммунитет, да и в целом будете выглядеть свежее.

При этом важно, чтобы в помещении не было избыточной влажности. Важен баланс. В случае, если он нарушается — опять вероятны проблемы со здоровьем. Кроме того, на стенах может появится грибок и плесень, окна могут начать запотевать. В таком случае нужно узнать причину и устранить ее, а не пытаться осушить воздух с помощью специальных устройств. В чем может быть дело и как решить проблему с излишней влажностью в квартире вы можете прочитать в нашей статье о запотевании окон.

Чтобы не было проблем со слишком сухим или слишком влажным воздухом необходимо приобрести гигрометр. Важно, чтобы устройство не было встроено в увлажнитель. В противном случае, показатели всегда будут искажены.

В домашних условиях, без специального прибора, можно определить влажность воздуха по косвенным признакам: если у вас сухая кожа рук или трескаются губы, если быстро сохнут домашние растения, если появляются трещины на деревянной мебели — воздух тоже сухой.

Есть метод определения влажности воздуха при помощи стакана воды.

Наберите стакан холодной воды и поставьте его в холодильник на 2-3 часа, пока температура воды в емкости не остынет до 3 — 5 ºС. Поставьте стакан в комнате, где вы хотите измерить относительную влажность.

Если поверхность стакана сначала покрылась конденсатом и запотела, а потом в течение 5-10 минут полностью высохла – воздух в помещение очень сухой.

Если в течении 5-10 минут, после того как вы разместили стакан в помещении на его стенках образовались крупные капли конденсата и они начали стекать по стенкам стакана, то воздух в помещении очень влажный.

Если по истечению 5-10 минут поверхность стакана не высохла, но и не потекла, то воздух в помещении средней влажности.

Мы измерили влажность воздуха с помощью системы MagicAir. Влажность — 40%, судя по стакану — уровень влажности средний. Совпало.

Слева направо: уровень CO₂, температура, влажность.

Существуют другие способы, но для этого потребуются длительные манипуляции с термометром и рассчеты. Лучше и проще купить гигрометр.

Если вы всерьез хотите наладить микроклимат в квартире, обратите внимание и на другие показатели:

  1. Воздухообмен или сколько свежего воздуха поступает в квартиру каждый час. Как мы уже писали в нашей статье о стандартах воздухообмена, по нормам СНиП приток свежего воздуха должен быть равен 30м³ в час, на одного человека.

    Важно понимать, что даже в современных квартирах при закрытых окнах такого воздухообмена нет, микро-проветривание и приточные клапаны его не обеспечивают.

  2. Из первого показателя вытекает другой: воздух должен иметь низкое содержание углекислого газа. Узнать уровень CO₂ без специальных приборов — нельзя.

    Чтобы в квартире был свежий воздух, проветривать надо не менее 15-20 минут каждый час. Это не всегда удобно, если нет специальных устройств.

  3. В помещении должна быть комфортная температура. Вопреки распространенному мнению, даже в детской не должно быть более 19-20 °С.

    В другой нашей статье вы можете узнать больше о микроклимате в детской комнате.

Для того, чтобы воздух всегда был свежим необходимы устройства, обеспечивающие постоянный приток свежего воздуха в квартиру. Бризеры обеспечивают не только необходимый воздухообмен, но и подогревают воздух до комфортной температуры, это намного удобнее открытых окон, особенно в холодное время года.

Все параметры воздуха поможет отследить «умная» система контроля микроклимата MagicAir. Система автоматически регулирует работу климатической техники в зависимости от ваших пожеланий, все параметры воздуха будут указаны в приложении на смартфоне, вы всегда будете знать, каким воздухом вы дышите и сможете отслеживать и корректировать влажность воздуха.

Мария Иноземцева

Хотите наладить микроклимат дома?

Получите консультацию прямо сейчас! Мы перезвоним и расскажем всё o бризерах, сориентируем по цене и организуем бесплатный выезд нашего технолога

Источник: https://xn--90aifdm6al.xn--p1ai/blog/otnositelnaya-vlagnost-vozduha-rh

WikiDocInfo.Ru
Добавить комментарий