28.03.2022 р.

Тема: Вологість повітря та її вимірювання. Точка роси. Рівновага фаз та фазові переходи.

Опрацюйте теорію, перегляньте відео та виконайте тест - тут

Результат виконання тесту надішліть на вайбер 0968909618 або у месенджер чи телеграм Громко Г.Ю.

На Землі безупинно відбувається кругообіг води. Вона випаровується з поверхні світових океанів, вологих грунтів, листків рослин, легенів і шкіри тварин та людини, а вітри розносять її по всій планеті. Наявність водяної пари в атмосфері Землі зумовлює вологість повітря.

Вологість повітря постійно впливає на самопочуття людини. Для нормальної життєдіяльності за добу з поверхні шкіри і легенів людини випаровується в середньому від 800 до 2000 г води. У жаркому вологому повітрі процес випаровування води з поверхні шкіри людини послаблюється, водночас порушується і нормальний тепловий обмін в організмі. Тому за великої вологості та високої температури в людиниз’являється кволість, зменшується її працездатність. 

Вологість, тобто ступінь насичення повітря водяною парою, характеризують наступними величинами. 

1. Абсолютна вологість

Абсолютна вологість – це кількість водяної (в кілограмах) пари, яка міститься в 1 м³ повітря, тобто її густина.

За низьких температур, коли пара далека від насичення, її можна вважати ідеальним газом і застосовувати рівняння Клапейрона – Менделєєва. У такому разі до уваги беруть парціальний тиск (пружність) водяної пари в повітрі й абсолютну вологість визначають через парціальний тиск Р. Абсолютна вологість не визначає ступінь вологості повітря. 

2. Відносна вологість

Відносна вологість повітря φ – це відношення абсолютної вологості до тої маси або парціального тиску водяної пари Рmax, яка насичує повітря за такої ж температури. Як правило, відносну вологість виражають у відсотках.

φ = (Р/Рmax)∙100% = (ρ/ρmax)∙100%

де Р, ρ – пружність пари або абсолютна вологість.

3. Точка роси

Одним із способів визначення вологості повітря є метод точки роси. 

Точкою роси називають температуру, за якої наявна в повітрі водяна пара стає насиченою, що сприяє її конденсації на охолодженій поверхні.

Визначити точку роси можна за допомогою гігрометра - пристрою, що має дзеркальну поверхню. Цю поверхню охолоджують під час випаровування леткої рідини типу ефіру і це зумовлює конденсацію пари в шарах повітря, що прилягають до дзеркальної поверхні. За виміряним термометром значенням точки роси знаходять густину пари, що відповідає абсолютній вологості ρ. Густину насиченої пари при температурі досліду ρн знаходять за психрометричними таблицями. 

Конденсаційний гігрометр 

Абсолютна вологість переважно збільшується із підвищенням температури повітря. Максимальна абсолютна вологість простежується в Індійському океані, і сягає 3,7 кПа. 

Відносна вологість з підвищенням температури зменшується; вона менша влітку та більша взимку. У межах України відносна вологість у середньому становить 65-75%. 

Вологість повітря вимірюють спеціальними приладами - психрометром, та вже розглядуваним вище гігрометром. 

Психрометр

Психрометр складається з двох термометрів: резервуар одного з них, який показує температуру повітря, залишається сухим, резервуар другого оточений шматком тканини, опущеної у воду. Вода випаровується і завдяки цьому термометр охолоджується. Чим більша відносна вологість φ, тим менш інтенсивне випаровування і тим вищу температуру показує термометр, оточений вологою тканиною. За різницею температур термометрів і спеціальною таблицею можна визначити φ повітря.

Волосяний гігрометр

Вимірюють вологість також за допомогою волосяного гігрометра, дія якого ґрунтується на властивості волосини людини змінювати свою довжину у вологому повітрі. Унаслідок збільшення вологості довжина волосини зростає, а зі зменшенням вологості волосина коротшає. 

Гроза та Сонце водночас

Головне:

Вологість повітря характеризує кількість водяної пари в повітрі. Розрізняють абсолютну і відносну вологість.
Абсолютна вологість — це парціальний тиск водяної пари (р_а), наявної в повітрі за даної температури, або густина водяної пари (р_а):
Р_а = 
✵ Одиниці абсолютної вологості в СІ: [р_а]= Па (паскаль), [р_а] = кг/м³ (кілограм на метр кубічний).
Відносна вологість  — фізична величина, яка показує, наскільки водяна пара близька до насичення:
 =  ∙ 100%, або  =  ∙ 100%.
Тут р_a, або р_a — абсолютна вологість повітря, p_н.п. — тиск насиченої водяної пари за даної температури, р_{н. п} —його густина.
✵ Відносна вологість — безрозмірна величина, частіше її подають у відсотках.
✵ Збільшити відносну вологість можна декількома способами:
1) стиснути повітря за постійної температури;
2) додатково випарувати певну кількість води;
3) охолодити повітря.
Найбільш сприятливі умови для життєдіяльності людини — за відносної вологості повітря 40-60%.
При охолодженні повітря відносна вологість збільшується і за певної температури t_p досягає 100 % — пара стає насиченою: з'являється туман, випадає роса.
Точка роси t_p — температура, при якій дана водяна пара стає насиченою.
Гігрометр — прилад для прямого вимірювання вологості повітря.
Існує декілька видів гігрометрів, але частіше використовують психрометричний і волосний.
✵ Дія гігрометра психрометричного (психрометра) (рис. 3.3, а) базується на двох фактах:
1) швидкість випаровування води тим вища, чим нижча відносна вологість повітря; 2) вода під час випаровування охолоджується.
Психрометр складається з двох термометрів, один із яких зволожується. За психрометричною таблицею за показаннями сухого термометра і різницею температур сухого та вологого термометрів визначають відносну вологість повітря.
✵ У волосному гігрометрі (рис. 3.3, б) використана властивість знежиреної волосини видовжуватись при збільшенні вологості повітря. У таких приладах є волосина 1, ролик 2, тягар З, стрілка 4.