Относительная влажность — это мера степени насыщенности водяного пара в воздухе. Если пары воздуха насыщены, относительная влажность составляет 100 %. Если в воздухе нет паров, относительная влажность равна 0 %. Одним из приборов для измерения относительной влажности является гигрометр для волос.
Влажность воздуха
Давайте пофантазируем. Закройте глаза, сделайте глубокий вдох. Представьте, что вы находитесь на пляже. Шум волн приятно щекочет уши, глаза наслаждаются бесконечной синевой моря, а легкие наполняются тем особенным воздухом, который просто необходимо понюхать. Вы можете себе это представить? А теперь мы отправляемся в пустыню, в бесконечные дюны. Почувствуете ли вы разницу между местами? Сможете ли вы дышать по-другому? Конечно! Но почему?
— Обновлено 25 октября 2022 года.
Это связано с разницей во влажности. Вы инстинктивно знаете, где воздух наиболее влажный: на берегу озера, в бассейне или в ванной комнате. Но что такое влажность в физике? Можно ли его оценить количественно? От чего это зависит? На эти и многие другие вопросы вы найдете ответы в этой статье.
Давайте начнем с самого начала: Чтобы правильно понять эту тему, нам необходимо знать, что такое испарение и насыщенный пар.
Испарение
Испарение — это образование пара на поверхности жидкости.
«Минуточку, — можете возразить вы, — мы уже изучали это в главе о тепловых явлениях. Разве не процесс кипения отвечает за образование пара?».
И это хороший вопрос! Кипение, в конце концов, происходит только при температуре кипения, и этот процесс затрагивает весь объем жидкости. С другой стороны, испарение может происходить при любой температуре и только на поверхности.
В чем причина этого процесса?
Как мы знаем, молекулы жидкости находятся в бесконечном хаотическом движении. В этом случае скорости молекул отличаются друг от друга, и когда быстрая молекула приближается к поверхности жидкости, ей удается вырваться, вылететь из вещества. Таких частиц много, и процесс продолжается до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Если вы оставите стакан воды без присмотра на несколько минут, вряд ли произойдет что-то непоправимое — вы не заметите, что его объем изменился. Но если вы оставите его на несколько дней, вы даже не заметите, что он исчез.
Скорость испарения зависит от трех факторов. Во-первых, это тип вещества: некоторые жидкости испаряются быстрее, чем другие. Это происходит потому, что молекулы обладают меньшими притягательными силами: Их можно легко преодолеть и освободить. Эфир, например, более «независим», чем пресная вода; он очень, очень быстро испаряется.
Более того, испарение
Когда число молекул, вышедших из жидкости, равно числу молекул, вернувшихся в жидкость, наступает так называемое динамическое равновесие. С этого момента число молекул пара над жидкостью постоянно.
Бесплатный урок для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Зарегистрируйтесь и примите участие в розыгрыше 8 уроков
Насыщенный пар — это пар, который находится в динамическом равновесии со своей жидкостью.
Ненасыщенный пар — это пар, который не находится в динамическом равновесии. Это означает, что число молекул над жидкостью непостоянно, и процесс испарения продолжается.
Насыщенный пар
На нашей планете вода постоянно испаряется: с поверхности рек, озер, морей и океанов, а также с растительности и ледяного покрова. В атмосфере всегда много водяного пара — отсюда и термин «влажность».
Эквивалентное определение — это отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможному значению при данной температуре. Он измеряется в процентах и определяется по формуле:
— Равновесное давление насыщенных паров.
Относи́тельная вла́жность
Давление насыщенного пара воды резко возрастает с увеличением температуры (см. график). Поэтому при изобарическом (т.е. постоянном по давлению) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент времени (точка росы), когда пар становится насыщенным. Этот «избыточный» пар конденсируется в виде тумана или кристаллов льда. Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют важную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и формирования атмосферных фронтов во многом определяются процессами насыщения и конденсации; тепло, выделяемое при конденсации атмосферного водяного пара, обеспечивает энергетический механизм формирования и развития тропических циклонов (ураганов).
>\times 100% » width=»» height=»» />
где: — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха); » width=»» height=»» />— парциальное давление паров воды в смеси; » width=»» height=»» />Относительная влажность водовоздушной смеси может быть оценена, если температура ( T ) и температура точки росы ( T
) Если T и T
Оценка относительной влажности
выражены в градусах Цельсия, то выражение истинно:d1dгде парциальное давление водяного пара в смеси определяется e
>\times 100% » width=»» height=»» />p
а давление водяного пара в смеси при температуре оценивается по es:
» width=»» height=»» />
В отсутствие центров конденсации при снижении температуры может образоваться пересыщенное состояние, т.е. относительная влажность становится больше 100%. Ионы или аэрозольные частицы могут действовать как центры конденсации, и работа камер Вильсона и диффузионных камер зависит от конденсации пересыщенного пара на ионах, которые образуются при движении заряженной частицы в этом паре: Капельки воды, конденсирующиеся на образовавшихся ионах, образуют видимый след заряженной частицы.Другой пример конденсации пересыщенных:
» width=»» height=»» />
Перенасыщенный водяной пар
Это устройство состоит из двух термометров. Кончик одного из них заворачивают в ткань и погружают в воду. Вода испаряется, и термометр охлаждается. Термометры показывают разные значения.
Испарение происходит менее интенсивно при высокой относительной влажности и более интенсивно при низкой относительной влажности. Чтобы оценить их, необходимо записать разницу температур на термометрах. Для них также существуют специальные таблицы, из которых можно узнать значение относительной влажности.
Волосной гигрометр
Влажность важна как в природе, так и в повседневной жизни. Во-первых, от этого показателя часто зависит наше благосостояние. Это связано с тем, что влажность имеет решающее значение для влаги, которая испаряется с кожи. Низкая влажность может привести к сухости слизистых оболочек, проблемам с кожей и волосами, а очень высокая влажность может вызвать ухудшение общего физического состояния.
Влажность влияет на теплообмен многих организмов с окружающей средой, животным и растительным миром. Те, кто выращивает растения в теплицах или оранжереях, должны обращать внимание на влажность и контролировать ее. Это создает благоприятные условия для их роста и жизнедеятельности.
Психрометр
Значение влажности играет важную роль в прогнозировании погоды. При эксплуатации оборудования важно обращать внимание на влажность — при высокой влажности коррозия возникает быстрее. Влажность также учитывается при хранении важных произведений искусства и книг.
