Как рассчитать относительную влажность воздуха
Чтобы понять, что такое влажность, нужно рассмотреть ее основные составляющие:
- абсолютная влажность;
- относительная влажность.
Абсолютная влажность представляет собой количество влаги, содержащейся определенном объеме воздуха. Измерять влажность принято в г/м3. Измерить и рассчитать абсолютную влажность можно с помощью психрометра Августа. Для определения количества водяного пара в единице воздуха можно воспользоваться также аспирационным психрометром Ассмана.
Что такое относительная влажность? Само ее название говорит о том, что это какое-то отношение. Остается понять, что это за отношение, чего и к чему? Для того чтобы рассчитать относительную влажность воздуха, нужно фактическое количество водяного пара, находящегося в данный момент в воздухе, разделить на максимально возможную влажность при этой же температуре, пока не началась конденсация влаги. Соотношение будет представлять собой следующую формулу:
RH (относительная влажность) = АВ (абсолютная влажность) / МВВ (максимально возможная влажность) х 100%.
КАК НАЙТИ ОТНОСИТЕЛЬНУЮ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
Если приобрести специальные приборы, электронные или механические, то определение относительной влажности происходит без участия человека. Приборы сами показывают какая относительная влажность в данный момент в помещении. Такие приборы носят название гигрометров.
Если же нет возможности такие устройства приобрести, или их просто в данный момент нет под руками, а относительную влажность нужно измерить, то сделать это можно с помощью двух термометров и психрометрической таблицы.
Можно прикрепить на дощечку два термометра. Один будет обычно измерять температуру, а у второго головку со ртутью надо обернуть мокрой тканью, ватой, марлей, он будет измерять влажную температуру. Затем производится замер показаний обоих термометров. По психрометрической таблице на пересечении температур сухого и влажного термометров, будет находиться искомая относительная влажность. А сам такой прибор, которым измеряли разные температуры, называется психрометр.
ПСИХОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ВЛАЖНОСТИ
| Показания сухого термометра | Разность показаний сухого и влажного термометров | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 0 | 100 | 81 | 63 | 45 | 28 | 11 | — | — | — | — | — |
| 1 | 100 | 83 | 65 | 48 | 32 | 16 | — | — | — | — | — |
| 2 | 100 | 84 | 68 | 51 | 35 | 20 | — | — | — | — | — |
| 3 | 100 | 84 | 69 | 54 | 39 | 24 | 10 | — | — | — | — |
| 4 | 100 | 85 | 70 | 56 | 42 | 28 | 14 | — | — | — | — |
| 5 | 100 | 86 | 72 | 58 | 45 | 32 | 19 | 6 | — | — | — |
| 6 | 100 | 86 | 73 | 60 | 47 | 35 | 23 | 10 | — | — | — |
| 7 | 100 | 87 | 74 | 61 | 49 | 37 | 26 | 14 | — | — | — |
| 8 | 100 | 87 | 75 | 63 | 51 | 40 | 28 | 18 | 7 | — | — |
| 9 | 100 | 88 | 76 | 64 | 53 | 42 | 34 | 21 | 10 | — | — |
| 10 | 100 | 88 | 76 | 65 | 54 | 44 | 34 | 24 | 14 | 5 | — |
| 11 | 100 | 88 | 77 | 66 | 56 | 46 | 36 | 26 | 17 | 8 | — |
| 12 | 100 | 89 | 78 | 68 | 57 | 48 | 38 | 29 | 20 | 11 | — |
| 13 | 100 | 89 | 79 | 69 | 59 | 49 | 40 | 31 | 23 | 14 | 6 |
| 14 | 100 | 89 | 79 | 70 | 60 | 51 | 42 | 34 | 25 | 17 | 9 |
| 15 | 100 | 90 | 80 | 71 | 61 | 52 | 44 | 36 | 27 | 20 | 12 |
| 16 | 100 | 90 | 81 | 71 | 62 | 54 | 46 | 37 | 30 | 22 | 15 |
| 17 | 100 | 90 | 81 | 72 | 64 | 55 | 47 | 39 | 32 | 24 | 17 |
| 18 | 100 | 91 | 82 | 73 | 65 | 56 | 49 | 41 | 34 | 27 | 20 |
| 19 | 100 | 91 | 82 | 74 | 65 | 58 | 50 | 43 | 35 | 29 | 22 |
| 20 | 100 | 91 | 83 | 74 | 66 | 59 | 51 | 44 | 37 | 30 | 24 |
| 21 | 100 | 91 | 83 | 75 | 67 | 60 | 52 | 46 | 39 | 32 | 26 |
| 22 | 100 | 92 | 83 | 75 | 68 | 61 | 54 | 47 | 40 | 34 | 28 |
| 23 | 100 | 92 | 84 | 69 | 61 | 55 | 48 | 42 | 36 | 30 | |
| 24 | 100 | 92 | 84 | 77 | 69 | 62 | 56 | 49 | 43 | 37 | 31 |
| 25 | 100 | 92 | 84 | 77 | 70 | 63 | 57 | 50 | 44 | 38 | 33 |
| 26 | 100 | 92 | 85 | 78 | 71 | 64 | 58 | 51 | 46 | 40 | 34 |
| 27 | 100 | 92 | 85 | 78 | 71 | 65 | 59 | 52 | 47 | 41 | 36 |
| 28 | 100 | 93 | 85 | 78 | 72 | 65 | 59 | 53 | 48 | 42 | 37 |
| 29 | 100 | 93 | 85 | 79 | 72 | 66 | 60 | 54 | 49 | 43 | 38 |
| 30 | 100 | 93 | 86 | 79 | 73 | 67 | 61 | 55 | 50 | 44 | 39 |
Влажность воздуха — формулы, определение, примеры
Все дело в разной влажности воздуха.
Интуитивно вы легко определяете, где воздух более влажный: у берегов водоемов, в бассейне, в ванной комнате. Но что такое влажность в физике? Можно ли измерить ее количественно? От чего она зависит? На эти и многие другие вопросы мы получим ответы в статье.
Начнем издалека: чтобы основательно разобраться в теме, нам необходимо понять, что такое испарение и насыщенный пар.
Испарение
Испарение — это парообразование, которое происходит на поверхности жидкости.
«Постойте, — можете возразить вы. — Что-то подобное мы уже изучали в главе “Тепловые явления”. Разве за парообразование не отвечает процесс кипения?»
И это отличный вопрос! Дело в том, что кипение происходит только при температуре кипения и этот процесс затрагивает весь объем жидкости. Испарение же способно происходить при любой температуре и только на поверхности.
В чем причина этого процесса?
Как мы знаем, молекулы жидкости находятся в бесконечном хаотичном движении.
При этом скорости молекул отличаются друг от друга, и если быстрая молекула окажется у поверхности жидкости, ей удастся вырваться, вылететь из вещества. Частиц, подобных ей, достаточно много, и процесс будет происходить до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Если вы оставите стакан с водой без присмотра на пару минут, вряд ли произойдет что-то непоправимое — вы не заметите, что объем изменился. Но стоит забыть про емкость на пару дней, как от воды не останется и следа.
Скорость испарения зависит от трех факторов. Первый — это род вещества: некоторые жидкости испаряются быстрее, чем остальные. Это происходит потому, что молекулы обладают меньшими силами притяжения: можно легко их преодолеть и вырваться на свободу. Так, эфир является более «независимым», чем пресная вода, он испаряется очень и очень быстро.
Также испарение зависит от температуры, причем эта зависимость прямо пропорциональна: чем больше температура, тем большее количество молекул вылетает из жидкости.
На процесс испарения влияет и площадь поверхности жидкости. Как вы думаете, кто будет чемпионом по количеству вылетевших молекул: океан или маленькая лужица? Думаем, ответ здесь очевиден. Эта зависимость легко прослеживается и в бытовых вопросах: если вы случайно разлили что-то на пол, стоит растереть лужу по всей его поверхности — так она быстрее высохнет. А чтобы белье быстрее высохло, лучше его расправить, чем развесить в мятом состоянии.
Наряду с процессом испарения происходит и обратный ему процесс: часть молекул, вылетевших с поверхности жидкости, вновь возвращается в нее.
Когда количество молекул, вылетевших из жидкости, равно количеству молекул, вернувшихся в жидкость, наступает так называемое динамическое равновесие. С этого момента число молекул пара над жидкостью будет постоянным.
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Насыщенный пар
Насыщенный пар — пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
В таком случае ненасыщенный пар — пар, который не находится в динамическом равновесии. Это означает, что количество молекул, находящееся над жидкостью, не постоянно и процесс испарения продолжается.
На нашей планете вода испаряется непрерывно: с поверхностей рек, озер, морей, океанов, а также с растительных и ледяных покровов. Атмосфера всегда наполнена водяным паром — тут-то в дело и вступает понятие влажности.
Понятие влажности. Абсолютная и относительная влажность
Влажность воздуха — это содержание в нем водяных паров. В физике разделяют абсолютную и относительную влажность.
Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м3 при данных условиях.
Если это определение кажется вам знакомым, то неудивительно: отношение массы к объему носит название плотность, так что под абсолютной влажностью мы подразумеваем плотность водяного пара.
Измеряется она в кг/м3, но часто в таблицах и задачах можно встретить и единицу измерения г/м3.
Абсолютная влажность прямо пропорциональна массе водяных паров: чем их больше, тем больше и абсолютная влажность, и обратно пропорциональна объему воздуха. Так, при равной массе водяных паров абсолютная влажность воздуха будет больше в той емкости, у которой объем меньше, и наоборот.
Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах.
Чтобы наглядно увидеть разницу между абсолютной и относительной влажностью, давайте посмотрим на сравнительную таблицу.
| Абсолютная влажность | Относительная влажность | |
|---|---|---|
| Обозначение | ||
| Единица измерения | кг/м3 | % |
| Формула | — масса пара (воды) в воздухе, кг | — абсолютная влажность, кг/м3 |
Для чего было необходимо вводить относительную влажность, если абсолютная довольно емко количественно описывает явление? Дело в том, что организм человека и других живых существ достаточно чутко реагирует на малейшие изменения влажности.
Для комфортного существования каждого организма необходимо определенное процентное соотношение водяного пара относительно максимально возможного значения, так что введение относительной величины упростило многие расчеты для ученых.
Для определения относительной влажности необходимо учитывать плотность насыщенного водяного пара. Но как ее найти? Без паники!
Плотность и давление насыщенного пара зависят от температуры. Эти соотношения уже рассчитаны учеными, так что мы можем воспользоваться плодами их труда: для нашего удобства в конце учебника по физике и в интернете даны соответствующие таблицы.
Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры
Температура, °C | Давление, мм рт. ст. | Плотность пара, г/см3 |
|---|---|---|
| −10 | 1,95 | 2,14 |
−8 | 2,32 | 2,54 |
−6 | 2,76 | 2,09 |
−4 | 3,28 | 3,51 |
3,88 | 4,13 | |
0 | 4,58 | 4,84 |
2 | 5,3 | 5,6 |
4 | 6,1 | 6,4 |
6 | 7,0 | 7,3 |
8 | 8,0 | 8,3 |
10 | 9,2 | 9,4 |
Таким образом, эта таблица еще раз доказывает, что:
- процесс испарения возможен при любой температуре;
- с ростом температуры увеличиваются плотность и давление насыщенного пара.
Нужно ли всегда рассчитывать влажность с помощью формул? Только представьте: в бассейн вы берете с собой не только плавательный костюм и шапочку, но еще и ручку, блокнот, калькулятор, учебник по физике.
Звучит странно, не правда ли? Как тогда узнать, какая влажность воздуха в бассейне?
Все просто: с помощью измерительных приборов.
Приборы для измерения влажности
Основные приборы для измерения влажности — психрометрический, волосяной и конденсационный гигрометры. Давайте познакомимся со всеми по порядку.
Психрометрический гигрометр
В устройство психрометрического гигрометра входят два обыкновенных термометра: сухой и влажный (его конец обмотан тканью, опущенной в воду). Градусники дают разные показания: по этой разности температур с помощью специальных таблиц и определяют влажность воздуха.
Составим алгоритм работы с психрометрическим гигрометром (психрометром):
Зафиксировать показания сухого и влажного термометров.
Найти разницу их значений.
Сопоставить пункты 1 и 2 с помощью психрометрической таблицы.
Давайте закрепим полученные знания на задаче.
Предположим, сухой термометр зафиксировал температуру, равную 22 °С, а влажный — температуру, равную 19 °С. Чему будет равна влажность воздуха?
Решение.
Рассчитаем разницу значений температур: 22 − 19 = 3.
Найдем в таблице столбец со значением температуры по сухому термометру и сопоставим ее с разницей показаний. Влажность воздуха будет равна 76%.
Ответ: влажность воздуха равна 76%.
Волосяной гигрометр
С волосяным гигрометром дела обстоят куда проще. Его действие основано на способности волоса увеличивать свою длину при росте влажности воздуха (думаем, многие из вас сталкивались с проблемой испорченной прически в особенно пасмурные дни).
Вследствие изменения длины волоса стрелка перемещается, указывая на соответствующее значение относительной влажности на круговой шкале.
Конденсационный гигрометр
С помощью конденсационного гигрометра можно определить относительную влажность воздуха по точке росы.
Готовы предположить, что сейчас вы напряглись, так как появилась новая непонятная физическая величина. Уверяем вас, в ней нет ничего сложного.
Точка росы — это температура воздуха, при которой содержащийся в нем пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу.
Для определения этой точки также существует таблица. Обещаем, последняя на сегодня.
Влажность, точка росы и температура – Blackhawk Supply
Вы хотите рассчитать относительную влажность, точку росы или температуру воздуха? Вы попали в нужное место! Наш онлайн-калькулятор влажности и точки росы может определить предполагаемый уровень водяного пара и росы в вашей среде.
Мы также объясним, как точка росы и температура в помещении влияют на влажность, и научим вас рассчитывать относительную влажность с помощью формул.
- Фаренгейт (ºF) / Цельсий (ºC)
- Температура — Т (°)
- Точка росы — Td (°)
- Относительная влажность — RH (%)
Температурная шкала по Фаренгейту Цельсия
Пожалуйста, заполните любые 2 поля ниже и нажмите “Рассчитать”. Полученное значение появится в пустом поле.
Температура T (°)
Точка росы Td (°)
Относительная влажность RH (%)
Как пользоваться онлайн-калькулятором влажности и точки росы
Наш калькулятор относительной влажности, температуры воздуха и точки росы поможет вам определить оптимальные значения для вашей окружающей среды. Вот как его использовать:
Выберите тип температурной шкалы (по Фаренгейту: ºF; по Цельсию: ºC).
Введите значения точки росы (Td) и относительной влажности (RH).
Нажмите «Рассчитать», чтобы получить оценку необходимого значения.
Звучит сложно? Давайте разберем основы.
Что такое влажность (относительная, абсолютная и удельная)?
Влажность – это количество водяного пара, содержащегося в воздухе. Более высокие уровни содержания воды в воздухе приводят к туману и осадкам. Что еще более важно, высокий уровень влажности может вызвать конденсацию и образование плесени, которые могут воздействовать на респираторную систему человека или повредить физические объекты. Вот почему знание того, как рассчитать влажность, имеет решающее значение для библиотек, музеев, архивов и медицинских учреждений.
Температура имеет решающее значение для влажности и качества воздуха в помещении. Теплый воздух может обрабатывать больше влаги, чем более холодный воздух. Например, вода может конденсироваться, если воздух в помещении холоднее по сравнению с температурой наружного воздуха.
И наоборот, воздух становится более сухим, если ваш кондиционер обогревает вашу комнату, когда на улице мороз.
Калькуляторы влажности и температуры работают на основе абсолютной, относительной и удельной влажности. Рассмотрим каждый тип:
Абсолютная влажность . Абсолютная влажность относится к точному количеству водяного пара в воздухе, независимо от текущей температуры. Этот показатель измеряется в граммах пара на кубический метр объема воздуха.
Удельная влажность . Удельная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в килограмме воздуха.
Относительная влажность . Это значение показывает, сколько воды находится в воздухе по сравнению с максимальным количеством водяного пара, которое он может удерживать при определенной температуре. Относительная влажность выражается в процентах воды (относительно температуры воздуха).
Относительная влажность (RH) является наиболее полезным индикатором влажности для насыщения воздуха.
Метеорологи полагаются на относительную влажность для прогнозирования погоды (например, мороза, осадков, тумана и других условий).
Роса и плесень в помещении могут образовываться в зависимости от уровня относительной влажности в вашем помещении. Например, 50% относительной влажности означает, что для насыщения воздуха требуется в два раза больше воды. Такой низкий уровень влажности приводит к кашлю, раздражению глаз и проблемам с дыханием. С другой стороны, 100% относительная влажность может привести к образованию росы и плесени.
Поэтому вам необходимы базовые знания об относительной влажности и надежный калькулятор относительной влажности для предотвращения намокания термометра.
Профессионалы используют гигрометры для измерения значений относительной влажности. Кроме того, вы можете узнать, как рассчитать относительную влажность по температуре и точке росы, прочитав ниже.
Каков идеальный уровень влажности в помещении?
Обычно наиболее комфортной считается влажность 30-50%.
Более низкие уровни насыщения могут вызвать сильный дискомфорт и даже зуд из-за чрезвычайно сухого воздуха.
Если воздух насыщен влажностью выше 50%, он будет казаться более горячим, чем он есть на самом деле. Высокая влажность также приводит к росту плесени и может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Чтобы лучше понять, как контролировать качество воздуха в помещении, прочитайте нашу статью с советами по контролю влажности.
Что такое точка росы?
Точка росы означает температуру воздуха, необходимую для достижения 100% относительной влажности (RH). При таком уровне насыщения воздуха вода будет конденсироваться и переходить в жидкую форму, что приводит к образованию росы.
Точка росы зависит от содержания воды в воздухе. Влажность вызывает повышение точки росы, а относительная влажность 100% означает, что точка росы равна температуре.
Другими словами, точка росы относится к точке, при которой воздух больше не может удерживать водяной пар.
Таким образом, при понижении температуры воздуха газообразная вода превращается в жидкость. Это означает, что при повышении температуры относительная влажность уменьшается, и наоборот.
Итак, зачем вам знать о расчете точки росы и температуры воздуха? Роса сама по себе не опасна, так как это в основном конденсированная вода. Вы часто видите росу на траве или цветах после туманного дня.
Однако роса часто приводит к образованию плесени и мокрых ламп в вашем доме, что может отрицательно сказаться на вашем комфорте и здоровье. Более низкая точка росы означает, что влажность в помещении препятствует испарению пота с тела, что затрудняет охлаждение. Это может вызвать раздражение кожи или высушить дыхательные пути.
Одного измерения относительной влажности недостаточно для улучшения качества воздуха в помещении. Вам необходимо поддерживать правильный уровень относительной влажности и температуры в помещении по отношению к точке росы.
Значение точки росы можно определить с помощью специальных устройств, называемых измерителями точки росы.
Если у вас нет доступа к этому оборудованию, самым простым способом будет использование онлайн-калькулятора относительной влажности. Кроме того, вы можете рассчитать точку росы по значениям относительной влажности и температуры, используя приведенные ниже формулы.
Как рассчитать относительную влажность и точку росы?
Относительная влажность, точка росы и температура взаимосвязаны. Вы можете легко рассчитать точку росы по относительной влажности и температуре. Однако определение относительной влажности требует дополнительных данных.
Формула расчета относительной влажности
Не существует простого способа расчета относительной влажности. Вот несколько формул, которые можно использовать:
В этом уравнении RH означает относительную влажность, E – количество водяного пара, а Es – количество воды, которое находиться в воздухе с равными температурой и уровнем давления.
Td относится к точке росы, а T относится к температуре воздуха в этом уравнении.
Здесь AH означает абсолютную влажность, а AHmax – максимальный уровень абсолютной влажности.
Формула расчета абсолютной влажности
Вы также можете рассчитать абсолютную влажность по относительной влажности и температуре.
Как и прежде, T означает температуру, а RH означает относительную влажность. 9 равно 2,71828.
Формула расчета точки росы
Точку росы легко рассчитать, если известны относительная влажность и температура.
В этом уравнении Td — точка росы, а RH — относительная влажность.
Важное примечание : результаты будут в градусах Цельсия.
Для расчета точки росы в градусах Фаренгейта используйте следующую формулу:
ºF = (°C × 9/5) + 32
Однако вы всегда можете воспользоваться нашим калькулятором температуры точки росы, который показывает результаты в градусах Фаренгейта и Цельсия.
Заключение
Для поддержания качества воздуха в помещении необходимо знать уровень влажности и точку росы. К счастью, вы можете определить эти значения с помощью нашего калькулятора DP и относительной влажности. Мы также надеемся, что наши формулы научили вас самостоятельно рассчитывать точку росы с температурой и влажностью (и наоборот).
Вы хотите обеспечить наилучшее качество воздуха в вашем доме или офисе? Взгляните на наш выбор продуктов HVAC, которые помогут вам улучшить качество воздуха в вашем помещении! И не стесняйтесь обращаться к Blackhawk Supply, если вы не нашли то, что ищете!
Теплоснабжение
Увлажнители
Датчики влажности
Датчики морозильной камеры
Для температуры воздуха C = F, плотность насыщенного пара составляет г/м3 (Рассчитано путем эмпирической подгонки к опубликованным данным. ) Если фактическая влажность воздуха составляет г/м 3 , то относительная влажность составляет %. При такой влажности точка росы примерно
°С = °F.Внимание! Используемая эмпирическая подгонка надежна только до 40°C. Он серьезно занижает плотность насыщенного пара при температуре около 100°C. Если вы введете значение фактической влажности, превышающее плотность насыщенного пара, будет рассчитана относительная влажность выше 100 %, но это не будет значимым результатом — убедитесь, что фактическая влажность меньше значения насыщения. Другой приблизительный расчет температуры точки росы дается Planetcalc в виде логарифмической подгонки данных влажности. Эмпирическая подгонка данных о влажности насыщения: , где температуры в формуле указаны в градусах Цельсия. Если температура T =
С = Ф
и относительная влажность составляет %, то этот расчет предполагает температуру точки росы Приведенный выше расчет можно использовать для демонстрации постоянной зимней проблемы в более холодном климате. Отопление вашего дома имеет тенденцию делать воздух чрезмерно сухим. Ваш уровень комфорта зависит от относительной влажности. Выберите холодную наружную температуру и отрегулируйте фактическую влажность так, чтобы относительная влажность составляла около 60%. Затем предположим, что вы забираете этот воздух в свой дом и нагреваете его до 20°C, не изменяя реальную влажность. Как это повлияет на относительную влажность?
| Index Kinetic theory concepts Applications of kinetic theory Vapor application concepts National Weather Service calculation | |||
| Назад | |||
Из всех утверждений об относительной влажности, которые я слышал в повседневном разговоре, приведенное выше, пожалуй, самое распространенное. Это может отражать понимание явления и иметь некоторую пользу для здравого смысла, но может отражать полное непонимание того, что происходит физически. Воздух не «удерживает» водяной пар в том смысле, что обладает какой-то силой притяжения или захватывающим влиянием. Молекулы воды на самом деле легче и имеют более высокую скорость, чем молекулы азота и кислорода, составляющие основную часть воздуха, и уж точно они не прилипают к ним и никоим образом не удерживаются ими. Если вы исследуете тепловую энергию молекул в воздухе при комнатной температуре 20°C, вы обнаружите, что средняя скорость молекулы воды в воздухе составляет более 600 м/с или более 1400 миль/ч! Вы не собираетесь «удерживать» эту молекулу! Другой, возможно, полезной точкой зрения было бы рассмотрение пространства между молекулами воздуха в нормальных атмосферных условиях. Когда кто-то говорит, что воздух может «удерживать» определенное количество водяного пара, имеется в виду тот факт, что определенное количество водяного пара может находиться в воздухе как составная часть воздуха. Молекулы воды с высокой скоростью действуют, в хорошем приближении, как частицы идеального газа. При атмосферном давлении 760 мм рт. ст. количество воды в воздухе можно выразить через парциальное давление в мм рт. ст., которое представляет собой давление пара, создаваемое молекулами воды. Например, при 20 °C давление насыщенного пара для водяного пара составляет 17,54 мм рт. Но водяной пар — это составляющая воздуха совсем другого типа, чем кислород и азот. Кислород и азот всегда являются газами при земных температурах с температурами кипения 90К и 77К соответственно. Практически они всегда ведут себя как идеальные газы. Но необыкновенная вода имеет температуру кипения 100°С=373,15К и может существовать на Земле в твердом, жидком и газообразном состояниях. По существу всегда происходит процесс динамического обмена молекулами между этими фазами. В воздухе при 20°С, если давление пара достигло 17,54 мм рт. ст., то в жидкую фазу входит столько же молекул воды, сколько уходит в газовую фазу, поэтому говорят, что пар «насыщен». Это не имеет ничего общего с воздухом, «удерживающим» молекулы, но обычное использование часто предполагает это. Когда воздух приближается к насыщению, мы говорим, что приближаемся к «точке росы». Другой подход, который может помочь прояснить тот факт, что воздух на самом деле не «удерживает» воду, состоит в том, чтобы отметить, что относительная влажность на самом деле не имеет ничего общего с молекулами воздуха (т. е. N 2 и O 2 ). Если бы в закрытой колбе при 20°С была жидкая вода, но совсем не было воздуха, то она достигла бы равновесия при давлении насыщенного пара 17,54 мм рт. В этот момент он будет иметь плотность пара 17,3 г/м 3 чистого водяного пара в газовой фазе над поверхностью воды. Но если бы вы только что удалили воздух и запечатали контейнер с жидкой водой, у вас могла бы быть ситуация, когда было бы всего 8,65 г/м 9 . |
Зная атомные массы и плотности газа и моделируя длину свободного пробега молекул газа, мы можем заключить, что расстояние между молекулами воздуха при атмосферном давлении и 20°C примерно в 10 раз больше их диаметра. Обычно они проходят примерно в 30 раз больше расстояния между столкновениями. Таким образом, молекулы воды в воздухе имеют много места для перемещения и не «удерживаются» молекулами воздуха.
ст., поэтому, если воздух насыщен водяным паром, преобладающие атмосферные компоненты азот и кислород создают большую часть остальных 742 мм рт. ст. атмосферного давления.
Молекулы воды полярны и будут проявлять некоторую результирующую силу притяжения друг к другу и, следовательно, начнут отклоняться от поведения идеального газа. Собираясь вместе и переходя в жидкое состояние, они могут образовывать капли в атмосфере, образуя облака, или вблизи поверхности, образуя туман, или на поверхности, образуя росу.