Относительная влажность

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Относительная влажность — отношение парциального давления паров воды в газе (в первую очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре. Обозначается греческой буквой φ.

Абсолютная влажность[править | править вики-текст]

Абсолютная влажность — количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м³. Но в связи с тем, что при определённой температуре воздуха в нём может максимально содержаться только определённое количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается), ввели понятие относительной влажности.

Относительная влажность[править | править вики-текст]

Эквивалентное определение — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в процентах и определяется по формуле:

 RH = {p_{(H_2O)} \over p^*_{(H_2O)}} \times 100%

где:  RH_{\,_\,}  — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха);  {p_{(H_2O)}}  — парциальное давление паров воды в смеси;  {p^*_{(H_2O)}}  — равновесное давление насыщенного пара.

Давление насыщенных паров воды сильно растёт при увеличении температуры. Поэтому при изобарическом (то есть при постоянном давлении) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент (точка росы), когда пар насыщается. При этом «лишний» пар конденсируется в виде тумана или кристалликов льда. Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют огромную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и образование атмосферных фронтов в значительной части определяются процессами насыщения и конденсации, теплота, выделяющаяся при конденсации атмосферного водяного пара обеспечивает энергетический механизм возникновения и развития тропических циклонов (ураганов).

Оценка относительной влажности[править | править вики-текст]

Относительная влажность водно-воздушной смеси может быть оценена, если известны её температура (T) и температура точки росы (Td), по следующей формуле:

 RH = {{P_s(T_d)} \over {P_s(T)}} \times 100%,

где Ps — давление насыщенного пара для соответствующей температуры, которое может быть вычислено по формуле Ардена Бака[1]:

 P_s(T) = 6.1121 \exp \left( \frac {(18.678 - T/234.5) \times T} {257.14 + T} \right),

где T — температура в градусах Цельсия, Ps — давление в гПа. Для отрицательных температур при отсутствии жидкой фазы используется другая формула Бака:

 P_s(T) = 6.1115 \exp \left( \frac {(23.036 - T/333.7) \times T} {279.82 + T} \right).

Для более точных расчётов следует воспользоваться моделями Гоффа-Грэтча или более современными: А. Векслера, ITS-90[2], Д. Зонтага.[3]

Приближённое вычисление[править | править вики-текст]

Относительную влажность приближённо можно вычислить по следующей формуле:

R\!H\approx 100-5(T-T_{d}).

То есть, с каждым градусом Цельсия разницы температуры воздуха и температуры точки росы относительная влажность уменьшается на 5%.

Дополнительно относительную влажность можно оценить по психрометрической диаграммме.

Пересыщенный водяной пар[править | править вики-текст]

В отсутствие центров конденсации при снижении температуры возможно образование пересыщенного состояния, то есть относительная влажность становится более 100 %. В качестве центров конденсации могут выступать ионы или частицы аэрозолей, именно на конденсации пересыщенного пара на ионах, образующихся при прохождении заряженной частицы в таком паре, основан принцип действия камеры Вильсона и диффузионных камер: капельки воды, конденсирующиеся на образовавшихся ионах, образуют видимый след (трек) заряженной частицы.

Другим примером конденсации пересыщенного водяного пара являются инверсионные следы самолётов, возникающие при конденсации пересыщенного водяного пара на частицах сажи выхлопа двигателей.

Средства и методы контроля[править | править вики-текст]

Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются психрометрами и гигрометрами. Психрометр Августа состоит из двух термометров — сухого и влажного. Влажный термометр показывает температуру ниже, чем сухой, так как его резервуар обмотан тканью, смоченной в воде, которая, испаряясь, охлаждает его. Интенсивность испарения зависит от относительной влажности воздуха. По показаниям сухого и влажного термометров находят относительную влажность воздуха по психрометрическим таблицам. В последнее время стали широко применяться интегральные датчики влажности (как правило, с выходом по напряжению), основанные на свойстве некоторых полимеров изменять свои электрические характеристики (такие, как диэлектрическая проницаемость среды) под действием содержащихся в воздухе паров воды.

Для определения и подтверждения метрологических характеристик приборов для измерения влажности применяют специальные эталонные (образцовые) установки — климатические камеры (гигростаты) или динамические генераторы влажности газов.

Значение[править | править вики-текст]

Относительная влажность воздуха — важный экологический показатель среды. При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдается быстрая утомляемость человека, ухудшение восприятия и памяти. Высыхают слизистые оболочки человека, движущиеся поверхности трескаются, образуя микротрещины, куда напрямую проникают вирусы, бактерии, микробы. Низкая относительная влажность (до 5-7 %) в помещениях квартиры, офиса отмечена в регионах с продолжительным стоянием низких отрицательных температур наружного воздуха. Обычно продолжительность до 1-2 недель при температурах ниже минус 20оС, приводит к высушиванию помещений. Значительным ухудшающим фактором в поддержании относительной влажности является воздухообмен при низких отрицательных температурах. Чем больше воздухообмен в помещениях, тем быстрее в этих помещениях создается низкая (5-7 %) относительная влажность.

Замечено, что при длительных морозах редко возникают заболевания гриппом и ОРЗ, но когда морозы спадают — люди, пережившие эти холода заболевают, причём в первую продолжительную (до недели) оттепель.

Продукты питания, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Многие технологические процессы возможны только при строгом контроле содержания паров воды в воздухе производственного помещения.

Влажность воздуха в помещении можно изменять.

Для повышения влажности применяются увлажнители воздуха.

Функции осушения (понижения влажности) воздуха реализованы в большинстве кондиционеров и в виде отдельных приборов — осушителей воздуха.

В цветоводстве[править | править вики-текст]

Относительная влажность воздуха в оранжереях и используемых для культивирования растений жилых помещениях подвержена колебаниям, что обусловлено временем года, температурой воздуха, степенью и частотой поливки и опрыскивания растений, наличием увлажнителей, аквариумов или других ёмкостей с открытой поверхностью воды, системой проветривания и обогрева. Кактусы и многие суккулентные растения легче переносят сухой воздух, чем многие тропические и субтропические растения.
Как правило, для растений родиной которых являются влажные тропические леса, оптимальной является 80-95 % относительная влажность воздуха (зимой может быть снижена до 65-75 %). Для растений тёплых субтропиков — 75-80 %, холодных субтропиков — 50-75 % (левкои, цикламены, цинерарии и др.)
При содержании растений в жилых помещениях многие виды страдают от сухости воздуха. В первую очередь это отражается на листьях; у них наблюдается быстрое и прогрессирующее засыхание верхушек.[4]

Для повышения относительной влажности в жилых помещениях используют электрические увлажнители, наполненные мокрым керамзитом поддоны и регулярное опрыскивание.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Arden L. Buck. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor. American Meteorological Society (1981).
  2. Bob Hardy. ITS-90 Formulations for Vapor Pressure.... The Proceedings of the Third International Symposium on Humidity & Moisture. Thunder Scientific Corporation (1998).
  3. Holger Vömel. Saturation Vapor Pressure Formulations. CIRES. University of Colorado (1.12.2011).
  4. Сааков С. Г. Оранжерейные и комнатные растения и уход за ними. Наука, 1985