Относительная влажность

Парциальное давление водяного пара

Влажный воздух в своём составе имеет водяной пар. Парциальным давлением водяного пара влажного воздуха называется то давление, которое обретет водяной пар в замкнутом объёме, если из этого объема убрать весь сухой воздух. Очевидно, что в воздухе водяного пара совсем мало (об этом нам говорит влагосодержание, которое измеряется величинами порядка 0.005…0.03 кг/кг), а, значит, при исчезновении сухого воздуха из некого объёма, оставшийся пар будет вполне вольготно себя чувствовать в предоставленном объеме, следовательно, иметь низкое давление. Это означает, что и парциальное давление водяного пара достаточно низко. Действительно, оно измеряется тысячами Паскалей, а ведь атмосферное давление воздуха равно примерно ста тысячам Паскалей. Снова вернемся к поглощаемым каплям.

Движущей силой процесса испарения служит именно разность парциальных давлений. У капли воды оно равно некоторой величине, а у сухого воздуха - нулю. Процесс испарения максимально активен. Далее, парциальное давление водяного пара растет, процесс замедляется и заканчивается в условиях их равенства. Водяным паром во влажном воздухе достигнуто давление насыщения. Оно же называется давлением насыщенного водяного пара.

Энтальпия

Далее, любое вещество обладает некоторой энергией. Очевидно, его энергия тем больше, чем выше температура. Для сухого воздуха это единственный параметр, определяющий энтальпию. Однако для влажного воздуха следует учесть, что при той же температуре он включает в себя и энергию испаренной влаги - энтальпия влажного воздуха зависит и от температуры и от влагосодержания. Причем при той же температуре в зависимости от влагосодержания разброс энтальпий может быть огромен - и 100 и 200 и 300% - чем выше температура, тем выше. Это невооруженным глазом видно из I-d-диаграммы: чем выше температура, тем выше рассматриваемая изотерма и тем больше наклонных изоэнтальп её пересекает. Итак, энтальпия влажного воздуха - это сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара, причем первая пропорциональна температуре (коэффициент пропорциональности - теплоемкость сухого воздуха), а вторая пропорциональна влагосодержанию.

Относительная влажность

Следующий вопрос: как определить, насколько имеющийся влажный воздух насыщен водяным паром? Другими словами, каково отношение текущего давления водяного пара к давлению насыщения? На этот вопрос в точности отвечает относительная влажность, разве что для удобства измеряется она в процентах, а потому упомянутое отношение умножается на 100%. Итак, относительная влажность - это отношение текущего давления водяного пара к максимально возможному для данной температуры.

Относительную влажность измеряют в долях единицы или в процентах.

Для измерения относительной влажности воздуха наиболее распространенным прибором является психрометр. Он состоит из двух термометров, укрепленных рядом на одном штативе. Шарик одного термометра, называемого мокрым, окутан гигроскопической материей, свободный конец которой опущен в резервуар с водой. Второй термометр, называемый сухим, измеряет температуру окружающей среды.

Принцип его действия состоит в следующем. При испарении воды с поверхности материи вокруг мокрого термометра создается слой насыщенного воздуха и термометр показывает температуру насыщения при парциальном давлении насыщенного пара. Влагосодержание насыщенного воздуха зависит от его парциального давления. Сухой термометр измеряет температуру перегретого пара, находящегося в отдаленных от мокрого термометра слоях влажного воздуха и имеющего меньшее влагосодержание. Благодаря разности парциальных давлений и влагосодержаний между соседними слоями насыщенного и ненасыщенного воздуха происходит диффузия влаги из насыщенного в ненасыщенный воздух. Убыль влаги компенсируется ее испарением с открытой поверхности, и воздух вокруг мокрого термометра вновь становится насыщенным. Очевидно, чем выше разность влагосодержаний в насыщенных и ненасыщенных слоях воздуха, тем соответственно выше разность в показаниях температур сухого и мокрого термометров. Если температура сухого термометра равна температуре мокрого, то воздух полностью насыщен паром и относительная влажность равна 100%.

Температуру, при которой влажный воздух имеет относительную влажность, равную 100%, называют точкой росы. В точке росы воздух полностью становится насыщенным водяным паром. Пар в таком воздухе является также насыщенным. В ненасыщенном влажном воздухе пар находится в перегретом состоянии.

Дата добавления: 2015-10-24