Как найти точку росы формула: Онлайн калькулятор: Определение точки росы

Содержание

Расчет и определение точки росы воздуха. Температура образования

Если предмет занести в тёплую комнату с мороза, через некоторое время на нём образуются капли воды. Это результат конденсации – охлаждения паров воздуха в изначально тёплой среде. Такую же природу имеет запотевание окон, когда в квартире тепло, а с другой стороны стекла — даже слабо ощутимый мороз. Это имеет физическое обоснование, а также  непосредственно связано с понятием точки росы.

Определение

В атмосфере планеты, постоянно в определённых количествах содержится водяной пар.  Он определяет понятие влажности воздуха. Слишком сухой, как и слишком влажный воздух оказывает негативное влияние не только на людей, животных, растения, но и, например, на строительные материалы. Поэтому природа этого процесса учёными внимательно изучается, как и возникающие в связи с этим физические явления.

Точкой росы называется определённая температура охлаждения воздушного пространства, при котором водяные паровые образования, которые неизбежно присутствуют в воздухе, меняют своё состояние, образуя конденсат в виде влажных капель.

На это влияют два обязательных показателя:

  • температурный режим;
  • влажность воздушной массы, только не абсолютная, а относительная.

С повышением влажности растёт показатель точки росы, приближаясь к температурному показателю. Если относительная влажность оказывается стопроцентной, эти значения абсолютно уравниваются. Но это возможно только теоретически или в лабораторных условиях.  Уже когда значение точки росы в окружающем пространстве приближается к 20 градусам, люди чувствуют дискомфорт: становится душно, дыхание затрудняется. При 25 градусах обостряются заболевания органов дыхания и сердечно-сосудистые патологии.  Такой показатель точки росы встречается очень редко, в основном, в тропических широтах.

Расчёт показателя росы

Правильный расчёт точки росы на конкретной местности важен не только для определения состояния здоровья человека. Он необходим при проведении строительно-монтажных работ, так как от условий образования конденсата зависит прочность материалов, конструкций, их способность противостоять коррозийным разрушительным процессам.

Большое значение расчёт точки росы имеет при выборе отделочных материалов помещений. Материал может успешно противостоять внешней влаге в виде осадков или просто воздействия воды, но образование конденсата внутри него способно оказать быстрое разрушительное действие.

Правильное определение точки росы важно в авиации. Образующийся на определённой высоте полёта конденсат может привести к обледенению корпуса самолёта с множественными негативными последствиями. Особенно обледенение способно препятствовать успешному полёту во время взлёта и посадки, поэтому обработка корпуса средствами против обледенения – важная часть подготовки к полёту

В лесном хозяйстве точку росы вычисляют при проведении противопожарных мероприятий.  На сельскохозяйственных работах определение сезонной точки росы особенно необходимо во время посевной. Селекционными методами выводятся сорта культур, способные образовывать конденсат даже при длительном отсутствии осадков.

Вычисление точки росы

По формуле

Наиболее простым считается расчёт по определённой формуле.

Показатели на формуле имеют следующие значения:

  • а – неизменное значение — 17,27;
  • в – такое же постоянство —  237,7;
  • Т – градус температуры;
  • Rh – относительная влажность воздуха на расчётный момент.

Расчет точки росы по этой формуле считается достаточно точным. Результат получается с погрешностью около 0,5.

Иногда формулу применить не получается: не хватает времени для расчётов или нет необходимых математических знаний и навыков. В Интернете можно воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами, они находятся в открытом доступе. Пользоваться ими просто, но для правильного расчёта нужно знать определённые исходные данные.

Существуют компьютерные программы определения точки росы с дополнительными расчётными возможностями. В них учитываются, помимо основных, ещё другие показатели:

  • географическое расположение объекта предполагаемого строительства;
  • назначение помещения: где-нибудь в душевой влажность воздуха всегда будет намного выше, чем в комнате, где проживают люди, от этого зависит выбор, например, утеплителя;
  • особенности конструкции – отдельный расчёт ведётся по стенам, потолочным перекрытиям, чердакам и т п;
  • качественный состав конструкции.

С учётом показателей будет составлен график изменения точки росы на протяжении определённого времени.

По таблице

Ещё легче определять точку росы по специальной таблице (см прикреплённый файл).

Достаточно найти на ней точку пересечения двух основных показателей, и точка росы будет определена. Однако специалисты ей пользуются редко: эти расчёты весьма приблизительны, они не учитывают косвенные показатели, а они могут сильно влиять на окончательный результат.

С помощью приборов и инструментов

Метеорологи определяют некоторые природные показатели регулярно. Например, температуру воздуха измеряют высокоточным термометром, а влажность воздуха – гигрометром. Для того, чтобы на основе этих показателей верно определить нужную точку, обычно пользуются приспособлением, которое способно выполнять сразу обе эти функции – термогигрометром. Пользуются им пошагово так:

  • прибор включается с определением заряда батареи;
  • подносится под углом 90 градусов к месту исследования;
  • получаемые данные фиксируются и сохраняются.

Теперь остаётся соединить термогигрометр с любым компьютерным устройством и анализировать данные. Подключение не сложнее манипуляций с сотовым телефоном.

Абсолютная и относительная влажность

Абсолютная точка росы —  количество паров воды в условной единице объёма воздуха. Она имеет большое значение при прогнозировании погоды.

Однако для живого организма важно не только наличие паров воды в окружающей атмосфере, но и их плотность на конкретной территории именно при определённой температуре. Вычисление с этими двумя показателями получило название относительной влажности воздуха (точки росы). Она получается в результате деления абсолютной влажности на плотность водяного пара.

 Влажность воздуха в утеплителе

В российских зимних условиях внешние стены помещений нельзя строить без утеплителей.

Причём, не только по причине сохранения тепла. Если внутри помещения температура воздуха будет высокая, а снаружи на улице – низкая, то в месте соприкосновения этих воздушных масс неизбежно будет образовываться точка росы с образованием влажности. Когда такая встреча происходит внутри стены, конденсат начинает эту стену разрушать и деформировать. А если точка росы окажется близко к внутреннему помещению, влажные капли могут появиться на стене уже в комнате.

Идеальным вариантом считается наличие утеплителя на внешней стороне стены. Причём, состав утеплителя и его толщина должна быть подобрана так, чтобы точка росы не доходила непосредственно до стены.

Правда, она не может быть постоянной, это тоже нужно учитывать.

Её положение зависит от нескольких показателей:

  • особенностей и качества утеплителя стены;
  • температурных показателей в атмосфере и непосредственно в доме;
  • соотношения влаги внутри помещения и на улице.

Эти данные неизбежно меняются от погодных показателей, качества отопления помещения и даже от частоты нахождения в доме людей.

Влажность в дымоходе

Часто образуется конденсат и в дымоходе. Водяные пары при этом соединяются ещё и с другими продуктами горения различных видов топлива. Получается весьма опасный водяной раствор щелочей и кислот, который на дымоходы действует разрушительно.

Пример образования влажности в дымоходе

Поэтому одна из задач при сооружении или ремонте дымохода – препятствие образованию точки росы.

Сначала нужно определиться с причиной ее возникновения. Вариантов несколько:

  • большое значение имеет влажность топлива, — абсолютно сухого его нет, водяные пары образуются даже в природном газе;
  • если температура паров в дымоходе меньше 100 градусов, конденсат образует сам воздух;
  • частая причина – слабая тяга, при которой пар успевает беспрепятственно перейти в водное состояние;

Причиной образования точки росы в дымоходе может стать ещё и резкое похолодание на улице, но это явление не носит постоянный характер и поэтому большой опасности не представляют.

Решать проблему можно несколькими способами:

  • использовать подсушенное топливо, правда, с газом этот вариант не пройдёт;
  • максимально утеплить дымоход;
  • постоянно его чистить, устраняя нагар;
  • установить дефлектор – приспособление, значительно увеличивающее тягу.

Кроме этого, можно установить специальный стакан, собирающий конденсат уже при входе в дымоход. Ещё рекомендуется при сооружении дымоходов использовать материалы, устойчивые к химическим воздействиям. Неплохо подходят для этого асбестоцемент и нержавейка.

Знание механизма и места образования точки росы помогает во многом. Некоторым всё это может показаться сложным, и зря. С этим явлением мы сталкиваемся уже в детстве, бегая босиком по влажной утренней траве. Правда, тогда о механизме образования чистейшей росы вряд ли кто-то из нас задумывался.

 

Читайте так же:

Точка росы - определение, расчет

Почему потеют окна, двери, стены? Почему покрываются конденсатом вещи, занесенные с холода в теплое помещение? Почему мокреют трубы холодной воды? — ответ один, температура поверхности предмета ниже

температуры точки росы.

Точка росы (Температура точки росы ТР) – это температура, при которой начинает образовываться роса, т. е. температура до которой необходимо охладить воздух, что бы относительная влажность достигла 100%

Содержание статьи:

Со школьного курса физики мы знаем, что влажность воздуха (содержание воды в воздухе) определяется двумя параметрами:

Абсолютная влажность;
Относительная влажность.

С абсолютной влажностью ( f ) все понятно – это количество воды, в граммах, содержащейся в одном кубическом метре воздуха, единица измерения – грамм в метре кубическом, г/м3.

f = m / V

где:

V — объём влажного воздуха;

m — масса водяного пара, содержащегося в этом объёме.

Относительная влажность ( RH ) – это количество воды содержащейся в воздухе относительно максимально возможного количества воды при данной температуре и давлении, единица измерения проценты,

%.

Причем с увеличением температуры, максимально возможное количество воды содержащейся в воздухе – увеличивается.

Соответственно при уменьшении температурыуменьшается.

При дальнейшем понижении температуры «лишняя» вода начнет конденсироваться в виде капель росы – это и есть точка росы.

Несколько фактов о точке росы.

  • Температура точки росы не может быть выше текущей температуры.
  • Чем выше температура точки росы, тем больше влаги находится в воздухе
  • Высокие температуры точки росы бывают в тропиках, низкие в пустынях, полярных областях.
  • Относительная влажность (RH) около 100 % приводит к выпадению росы, инея(замороженная роса), тумана.
  • Относительная влажность (RH) достигает 100 % в период дождей.
  • Высокие точки росы обычно происходят перед холодными температурными фронтами.

Как определить, рассчитать точку росы?

Ответ очевиден –

определить по таблице,
рассчитать по формуле,
рассчитать на «Калькуляторе расчета точки росы».

1. Для определения точки росы существуют специальные таблицы,

где в столбцах указана Относительная влажность в %, в строках – температура окружающего воздуха в °С, в клетках на пересечении — температура точки росы, для выбранной влажности и температуры.

Для примера выбрана относительная влажность 60 %, комнатная температура 21 °С на пересечении видим значение точки росы 12,9 °С.

Соответственно при данных условиях, конденсация влаги произойдет на холодных поверхностях (например, оконных стеклах) с температурой поверхности ниже, чем 12,9 °С.

На специализированных сайтах существуют более подробные таблицы определения точки росы, но для «домашнего пользования» вполне достаточно, ниже приведенной таблицы, ее можно сохранить, распечатать и использовать при необходимости.

2. При расчете температуры точки росы, используем формулы 1.1 и 1.2.

Формула для приблизительного расчёта точки росы в градусах Цельсия (только для положительных температур):

Tp = ( b f ( T, RH ) ) / ( a — f ( T, RH ) ), ( 1.1 )

где:

f ( T, RH ) = a T / ( b + T ) + ln ( RH / 100 ), ( 1.2 )

Тртемпература точки росы, °С;

a = 17.27;

b = 237,7;

Ткомнатная температура, °С;

RHотносительная влажность, %;

Ln – натуральный логарифм.

Рассчитаем точку росы для тех же значений температуры и влажности.

Т = 21 °С;

RH = 60 %.

Вначале вычислим функцию f ( T, RH )

f ( T, RH ) = a T / ( b + T ) + ln ( RH / 100 ),

f ( T, RH ) = 17,27 * 21 / (237,7+21) + ln ( 60 / 100) =

= 1,401894 + (-0,51083) = 0,891068

Затем температуру точки росы

Tp = ( b f ( T, RH ) ) / ( a — f ( T, RH ) ),

Tp = (237,7 * 0,891068) / (17,27 — 0,891068) =

= 211,807 / 16,37893 = 12,93167 °С

Итак, наш результат вычислений Тр = 12,93167 °С.

3. Значительно проще рассчитать точку росы используя «

Калькулятор расчета точки росы» на нашем сайте.

Заполняем значения:

Температура воздуха внутри помещения, °С. — 21;

Относительная влажность, %. – 60.

Жмем на кнопочку «Рассчитать» и сразу же получаем значение температуры точки росы – 12,93 °С.

Сбросив результат, можем рассчитать Тр для других значений.

Как видим, значение точки росы для всех трех способов совпадает:

Тр = 12,9 °С;

Тр = 12,93167 °С;

Тр = 12,93 °С.

Разница лишь в количестве знаков после запятой.

Возникают справедливые вопросы – зачем нам нужна эта точка росы, зачем мы уделяем так много времени для определения или расчета, какое практическое применение имеет точка росы?

В местах, где постоянно скапливается влага, создаются, благоприятные условия для развития плесени, грибковых спор, что очень отрицательно влияет на здоровье находящихся вблизи людей.

Зная точку росы, мы можем не допустить образования конденсата на поверхностях нашего помещения.

Используя:

1.«Калькулятор расчета температуры внутреннего стекла стеклопакета (оконного профиля)», определив температуру внутреннего стекла стеклопакета Твсс в холодный период, можно спрогнозировать наличие или отсутствие конденсации влаги на стекле (профиле) Вашего окна.

Пример у нас имеется (мы хотим заказать) окно, выполненное с:

  • оконного профиля KBE Etalon, имеющего сопротивление теплопередаче — 0,65 (м2 °С /Вт).
  • однокамерного стеклопакета 4M-16-4M , имеющего сопротивление теплопередаче -0,32 (м2 °С /Вт).

Мы хотим узнать внутреннюю температуру оконного профиля и стеклопакета при температуре в помещения 21°С, и внешней температуре – 20 °С.

Подставляем значения в калькулятор и получаем результат:

Температура внутренней стенки оконного профиля выше точки росы

13,12 > 12,93 .

Следовательно конденсата на стенке оконного профиля, при выбранных условиях не будет.

Температура внутренней стенки стеклопакета ниже точки росы,

4,98 < 12,93.

Значит, на внутренней стенке стеклопакета будет образовываться конденсат.

Вывод: стеклопакет 4M-16-4M не подходит для указанных условий.

Попробуем стеклопакет с большим сопротивлением теплопередаче, например двухкамерный пакет с И-стеклом 4М-10-4M-10-И4 , имеющим R опр = 0,64 ( м2 °С / Вт ).

При этом 12,99 > 12,93,

превышение незначительное, для указанных условий желательно использовать профили и стеклопакеты с сопротивлением теплопередаче от 0,7 (м2 °С / Вт).

2. «Калькулятор расчета температуры наружного воздуха, при которой наступит точка росы на внутренней поверхности стеклопакета» Зная сопротивление теплопередаче стеклопакета, температуру и влажность в помещении можем рассчитать внешнюю температуру, при которой температура внутреннего стекла стеклопакета будет равна температуре точки росы.

Т.е. внешнюю температуру ниже, которой внутреннее стекло будет потеть.

В предыдущем примере мы определили, что профиль KBE Etalon и стеклопакет 4М-10-4M-10-И4 не будут потеть при внутренней температуре 21 °С и внешней — 20 °С, но хотелось бы знать есть ли запас по уменьшению внешней температуры и какова его величина.

Как видно по результатам расчета, уже при понижении температуры до — 20,96 °С для оконного профиля и до – 20,31 °С для стеклопакета температура внутренней стенки будет равна температуре точки росы.

Вывод:

Данный комплект оконного профиля и стеклопакета хорошо подойдет в местностях, где средние температуры воздуха холодного периода года не опускаются ниже минус 15-18°С.

3. «Калькулятор расчета сопротивления теплопередаче стеклопакета», можно рассчитать минимальное сопротивление теплопередаче стеклопакета, при котором температура внутреннего стекла будет выше температуры точки росы.

Т.е. минимальное сопротивление теплопередаче стеклопакета, при котором стекла не будут потеть.

Для выбранных условий сопротивление теплопередаче оконного профиля и стеклопакета должно быть более 0,635 (м2 °С /Вт).

Таким образом, используя результаты вычислений, еще на стадии выбора элементов окна можно количественно оценить, как оно поведет себя в холодный период года, подобрать оптимальный вариант комплектации.

Читайте также:

Потеют окна

На множество вопросов, почему потеют окна : пластиковые; деревянные; в доме; в квартире; в комнате; на кухне; на балконе; на Read more

Звукоизоляция окна

Уровень шума жилого помещения регламентируется санитарными нормами. Это значит, что определен максимальный его уровень, который не влияет на здоровье и Read more

Влажность воздуха. Точка росы | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Известно, что атмосфера Земли состоит из смеси газов (азота, кислорода и т. п.) и водяного пара. Его содержание в атмосфере характеризуется влажностью воздуха. Коли­чественная его оценка определяется абсо­лютной и относительной величинами.

Масса водяного пара, который находится при данной температуре в 1 м3 воздуха, харак­теризует его абсолютную влажность.

Фак­тически это плотность водяного пара в воз­духе при определенной температуре, ведь m / V = ρ.

Влажность воздуха существен­но влияет на развитие флоры и фауны на Земле, жизнь чело­века. Влажность зависит от многих факторов — физическо­го состояния атмосферы, темпе­ратуры, близости морей и океа­нов, других водоемов и т. д.

Согласно закону Дальтона наличие водя­ного пара в атмосфере вызывает парци­альное давление, которое связано с плот­ностью водяного пара ρ соотношением, сле­дующим из уравнения Менделеева-Кла­пейрона:

p = ρRT / M,

где R — универсальная газовая постоянная, T — температура воздуха, M — его молярная масса. Следовательно, парциальное давле­ние водяного пара может также характе­ризовать абсолютную влажность воздуха.

Абсолютную влажность возду­ха, выраженную через парци­альное давление, иногда на­зывают упругостью водяного пара.

Абсолютная влажность воздуха не дает возможности оценить степень насыщения воздуха водяным паром. Поэтому на прак­тике используют относительную характерис­тику влажности воздуха.

Относительная влаж­ность — это отношение парциального дав­ления водяного пара p при данной темпе­ратуре к давлению насыщенного пара при той же температуре pн:

φ = (p / pн) • 100%.

Как правило, относительную влаж­ность выражают в процен­тах.

Таким образом, чтобы определить отно­сительную влажность воздуха, необходимо знать парциальное давление пара при дан­ной температуре и давление насыщенного пара при этой же температуре.

Парциальное давление пара при данной температуре мож­но найти, определив точку росы.

Рис. 3.4. Точка росы

Пусть при определенной температуре воз­духа t1 (рис. 3.4) водяной пар имеет пар­циальное давление p1 (точка A). Если воздух охлаждать при том же давлении, то пар будет приближаться к состоянию насыще­ния, поскольку он зависит от температу­ры — чем она ниже, тем меньше будет давление насыщенного пара. В точке B во­дяной пар становится насыщенным, начи­нает конденсироваться; говорят, выпадает роса.

Температура tр, до которой следует изобарно охладить воздух данной влажности, чтобы водяной пар стал насыщенным, на­зывается точкой росы.

Зная температуру точки росы, с помо­щью таблицы можно определить парциаль­ное давление водяного пара воздуха — оно равно давлению насыщенного пара при тем­пературе, равной точке росы.

Рис. 3.5. Внешний вид психрометра

Таблица 1. Давление и плотность насыщен­ного водяного пара

t, °C

pн, кПа

ρн, Кг3

t, °C

pн, кПа

ρн, Кг3

0

0,61

0,0048

16

1,81

0,0136

2

0,71

0,0056

18

2,07

0,0154

4

0,81

0,0064

20

2,33

0,0173

6

0,93

0,0073

22

2,64

0,0194

8

1,07

0,0083

24

2,99

0,0218

10

1,23

0,0094 Материал с сайта http://worldofschool. ru

26

3,36

0,0244

12

1,40

0,0107

28

3,79

0,0272

14

1,60

0,0121

30

4,24

0,0303

Относительную влажность воздуха можно определить также по соответствующим зна­чениям плотности водяного пара при тем­пературе точки росы tp и плотности насы­щенного водяного пара рн при температуре воздуха.

Влажность воздуха измеряют с помощью гигрометров или психрометра (рис. 3.5), ис­пользуя таблицу влажности.

На этой странице материал по темам:
  • Точка росы формула физика

  • Точка росы физика

  • Какое значение имеет влажность воздуха в жизни человека кратко

  • Какое значение имеет влажность воздуха для жизни на земле кротко

  • Физика атмосферы и точка росы

Вопросы по этому материалу:
  • Что называется абсолютной и относительной влажностью воздуха?

  • Что такое точка росы?

  • Какие методы измерения влажности вам известны?

  • Какой из методов измерения влажности наиболее точный?

  • Когда абсолютная влажность воздуха больше — зимой или летом?

  • Какое значение имеет влажность для жизни на Земле? Объяс­ните свой ответ.

Влажность.

Точка росы.

Вспомним основное, что мы знаем о влажности воздуха.

Так как на нашей планете очень много открытых водных поверхностей – моря, океаны, реки и озера, то безусловно, вода испаряется с этих огромных площадей и пар присутствует в воздухе абсолютно везде, даже в жаркой пустыне. Сколько этой самой воды в виде пара присутствует в одном кубическом метре воздуха – показывает абсолютная влажность, выражается она в г/м куб. Вы наверное заметили, что единицы измерения абсолютной влажности – такие же, как и у плотностей веществ. Действительно, абсолютная влажность – это и есть плотность водяного пара.

Абсолютная влажность   – это количество граммов водяного пара, содержащееся в кубическом метре воздуха при данных условиях

Испарение – это вылет молекул вещества с поверхности жидкости, и, как белые шахматы не могут без черных, так испарение не обходится без обратного процесса – конденсации. Часть молекул неизбежно возвращается обратно в жидкость. Если количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно количеству молекул, возвращающихся обратно – то пар называется насыщенным, то есть в пространстве над жидкостью не может уже находиться большее количество молекул. Понятно, что если температура высокая – то плотность такого насыщенного пара одна, а если низкая – то другая. Существует таблица, в которой указано, как изменяется давление и плотность насыщенного водяного пара  в зависимости от температуры.

Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности  к плотности насыщенного водяного пара  при той же температуре.

Относительную влажность выражают в процентах: . Плотность водяного пара по-другому – это количество молекул в данном объеме, то есть она непосредственно связана с концентрацией молекул. А от концентрации зависит давление пара . Поскольку мы рассматриваем все при одной и той же температуре, и нас не интересуют молекулы других газов, которые тоже присутствуют в воздухе, а только молекулы воды, можем записать относительную влажность как процентное отношение парциального давления пара  пара в воздухе к давлению насыщенного пара :

Парциальным называют давление водяного пара, которое он производил бы в отсутствие других газов в воздухе.

Что будет происходить с паром, если его охлаждать, как это происходит при наступлении летней ночи? Будем считать, что атмосферное давление этой ночью не меняется. Согласно уравнению  , при снижении температуры и постоянном давлении концентрация молекул n должна расти, то есть плотность пара будет увеличиваться, пока он не станет насыщенным.

Точкой росы называется такая температура, при которой насыщенный пар начинает конденсироваться (выпадает роса).

Точка росы зависит от относительной влажности воздуха: если воздух сухой, и пара в нем мало, то температура должна сильно понизиться, чтобы пар стал насыщенным, и затем начал конденсироваться. А если влажность высокая – то воздуху достаточно немного охладиться, чтобы пар достиг состояния насыщения и выпала бы роса. Если относительная влажность равна 100% – то мы находимся в точке росы, то есть текущая температура – это и есть точка росы.

Теперь подумаем, что будет, если изменять объем сосуда, в котором находится насыщенный пар – а именно, уменьшать. Будет ли расти плотность пара или нет? Как мы уже заметили, плотность водяного пара можно записать как число молекул в объеме сосуда. А если пар насыщенный, то в данном объеме не может содержаться большее число молекул. Поэтому, если объем сосуда уменьшить, “лишние” молекулы конденсируются, и плотность пара останется той же, что и была.

Ну а теперь применим эти знания, и попробуем решать задачи.

1. Давление водяного пара при температуре  было равно 1 кПа. Был ли этот пар насыщенным?

По таблице, которую можно найти на странице Справочник, определяем, что давление насыщенного пара при температуре  должно быть равно 1, 6 кПа. Давление нашего пара меньше, значит, он не насыщенный.

2. В закрытом сосуде емкостью 5 л находится ненасыщенный водяной пар массой 50 мг. При какой температуре пар будет насыщенным?

Найдем плотность водяного пара:  . Нам нужно найти плотность в , значит, перевести милиграммы в граммы, а литры – в . Тогда плотность . В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры – .

3. Во сколько раз концентрация молекул насыщенного водяного пара при  больше, чем при ?

По уравнению состояния идеального газа  . Выражаем концентрацию:  . Находим отношение концентраций: .  Давление насыщенного пара опять найдем по  таблице: при  это 12,33 кПа, а при – 0,87 кПа. Не забудем также перевести температуру в  в температуру по абсолютной шкале:  , . Теперь считаем: . Между прочим, плотность, как уже было сказано ранее, это количество молекул в единице объема, поэтому задачу можно было решить проще: найти отношение плотностей насыщенного пара при этих температурах: .

4. Парциальное давление водяного пара в воздухе при  было 1,1 кПа. Найти относительную влажность.

Для того, чтобы воспользоваться формулой , нам нужно знать давление насыщенного пара, а его можно определить по таблице, оно равно 2,2 кПа. Определяем влажность: 

Ответ: 50 %

5. Относительная влажность воздуха вечером при  равна 50%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до ?

Нужно узнать, является ли температура  точкой росы, то есть будет ли пар насыщенным при такой температуре. Определить, будет ли пар насыщенным, можно по его плотности, а плотность найдем по формуле относительной влажности: , откуда . По уже знакомой нам таблице определяем, что при  плотность насыщенного пара равна 8,3 , что больше, чем найденная нами. Поэтому пар не будет насыщенным и роса не выпадет. А вот если бы температура опустилась бы до  и ниже, то роса выпала бы, так как при такой влажности   – точка росы.

6. В цилиндре под поршнем находится водяной пар массой 0,4 г при температуре 290 К. Этот пар занимает объем 40 л. Как можно сделать пар насыщенным?

Найдем плотность пара в сосуде:

. Теперь перейдем от абсолютной температуры к температуре в : .  В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры насыщенного пара – . То есть первый путь сделать наш пар насыщенным – это понизить его температуру на 6 градусов. Однако есть еще один путь: можно уменьшить объем. Действительно, плотность насыщенного пара при температуре  составляет 14,4 . Зная массу пара, найдем по плотности объем:  – то есть, если объем сосуда станет равным 27,7 л, то пар в нем будет насыщенным. Таким образом, второе решение – уменьшить объем сосуда на 12,3 л.

7. Сухой термометр психрометра показывает , а влажный . Относительная влажность, измеренная по волосному гигрометру, равна 30%. Правильны ли показания гигрометра?

Воспользуемся психрометрической таблицей , чтобы по показаниям сухого и влажного термометров определить относительную влажность. Сначала найдем разность показаний термометров: . Теперь по этой разности находим в таблице нужный столбец, и двигаемся по нему вниз до строки  – показаний сухого термометра. В ячейке на пересечении столбца и строки находим значение относительной влажности – 30%. Значит, волосяной гигрометр показывает верную влажность.

8. Дав­ле­ние пара в по­ме­ще­нии при тем­пе­ра­ту­ре  равно 756 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при этой же тем­пе­ра­ту­ре равно 880 Па. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна (ответ округ­лить до целых)

1) 1%
2) 60%
3) 86%
4) 100%

Воспользуемся формулой : 

Ответ: 3.

9. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна 42%, пар­ци­аль­ное дав­ле­ние пара при тем­пе­ра­ту­ре   рано 980 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при за­дан­ной тем­пе­ра­ту­ре равно (ответ округ­лить до целых)

1) 980 Па
2) 2333 Па
3) 1022 Па
4) 412 Па

Воспользуемся формулой , из которой выразим давление насыщенного пара:   Па

Ответ: 2.

10. В со­су­де с по­движ­ным порш­нем на­хо­дят­ся вода и её на­сы­щен­ный пар. Объём пара изо­тер­ми­че­ски умень­ши­ли в 2 раза. Кон­цен­тра­ция мо­ле­кул пара при этом

1) умень­ши­лась в 2 раза
2) не из­ме­ни­лась
3) уве­ли­чи­лась в 2 раза
4) уве­ли­чи­лась в 4 раза

Так как температура не менялась, то плотность пара при данной температуре неизменна, а значит, количество молекул в объеме одно и то же. То есть концентрация остается точно такой же, просто часть пара перейдет в жидкое состояние (конденсируется).

Ответ: 2.

11. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха в ци­лин­дре под порш­нем равна 60%. Воз­дух изо­тер­ми­че­ски сжали, умень­шив его объём в два раза. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха стала

1) 120 %
2) 100 %
3) 60 %
4) 30 %

Так как температура не менялась, то давление и плотность  насыщенного пара до сжатия и после одинаковы. При сжатии вдвое уменьшился объем, а масса водяного пара осталась прежней, значит, плотность пара вдвое увеличилась. С помощью формулы найдем отношение влажности до сжатия и после: , и . Однако же, плотность водяного пара не может превышать значения 100%: когда будет достигнуто это значение, начнется  конденсация, и плотность все равно будет равна 100%.

Ответ: 2.

12. Ка­ко­ва от­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха при тем­пе­ра­ту­ре  , если точка росы ? Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го во­дя­но­го пара при  равно 2,33 кПа, а при  – 1,4 кПа. Ответ вы­ра­зи­те в про­цен­тах и округ­ли­те до целых.

1) 60%
2) 50%
3) 40%
4) 75%

В точке росы относительная влажность равна 100%, поэтому, зная давление насыщенного пара, можем определить парциальное давление:

, ,  кПа.

Находим влажность воздуха:

Ответ: 1.

что это такое, определение и формула расчета :: SYL.ru

В жизни человека все взаимосвязано! И даже романтика и красота природы становятся способом обозначить процессы, протекающие в узких сферах науки. Например, точка росы - что это такое, как не физическое явление, которое натурально можно увидеть рано утром в конце весны или в летнюю пору.

Физический термин

Все физические явления, которые изучаются в школьном курсе физики, окружают нас без перерывов на обеды, сон и праздники. Вся жизнь - это физика, так или иначе уже освоенная человечеством и еще совершенно неизученная. Например, многие явления природы, познанные учеными-физиками, нашли свое научное воплощение в практической деятельности человека. Вот утренняя роса - красота летнего утра. Но от той же росы, выпадающей в жилых помещениях из-за неправильно установленных окон, нарушенной гидро- и теплоизоляции можно получить огромное количество проблем. И определенные параметры, когда влага выпадает на окружающие поверхности, получили красивое название - точка росы. Если использовать грамотный язык предметных определений, то этот параметр является значением температуры газа, охлаждаемом изобарически (при постоянном давлении), при котором водяной пар, содержащийся в этом газе, приобретает насыщенность.

Влажность воздуха

В грамотном определении понятия "точка росы" есть еще один важный физический термин - изобарическое охлаждение воздуха. Немногие, смотря на лужи на подоконнике, образовавшиеся из скопившейся на стеклах влаги, вспомнят закон Гей-Лоссака - относительное изменение объема данной массы газа при неизменном давлении пропорционально изменению температуры. Хотя о влажности воздуха люди слышат ежедневно в прогнозе погоды. Количество водяного пара в окружающем воздухе, взятом в объеме 1 куб. м, называется абсолютной влажностью. А вот относительная влажность воздуха - это показатель соотношения количества водяного пара воздуха (исчисляется в процентах) к максимально возможному при имеющейся температуре. И именно при рассмотрении этой характеристики возникает понятие "точка росы". Что это такое? Это температура, при которой водяной пар становится насыщенным и осаждается каплями воды при имеющемся давлении. Если прогноз погоды говорит о высокой относительной влажности воздуха, то температура точки росы будет приближаться к температуре окружающего воздуха.

Быт, воздух, вода

Человек в быту крайне редко задумывается о таком понятии, как точка росы. Определение ее важно лишь в некоторых производствах, в строительстве, медицине. Но для каждого важна определенная влажность окружающего воздуха для хорошего самочувствия. Когда воздух достаточной влажности, дышится легко и свободно, но стоит этому показателю измениться при постоянном давлении и температуре окружающей среды, то ощущается или сухость, или избыточная влажность. Именно на основании относительной влажности воздуха может быть определена и точка росы. Это явление - очень сложный и значимый аспект физики атмосферы. Так же оно важно и для жизнедеятельности человека. Например, строители на опыте знают, что точка росы - значимый параметр качественной постройки, оказывающий влияние на весь быт будущих жильцов или пользователей.

Зачем нужно определять точку росы в строительстве?

Измерение точки росы - достаточно простая задача, если пользоваться определенными формулами и правилами. Но для чего необходимо знать этот природный параметр людям, занимающимся строительством? Здесь все очень просто - для понимания процесса утепления помещения, ведь слой, служащий преградой для холода и влаги, может располагаться как с внутренней стороны помещения, так и с наружной, а может отсутствовать вовсе. К тому же от точки росы зависит и толщина утеплителя. При расчете этого параметра с точки зрения строительства и утепления зданий необходимо учитывать следующие параметры:

  • материал и толщина материалов всех компонентов стены;
  • температура в помещении;
  • температура снаружи помещения;
  • влажность воздуха в помещении;
  • влажность воздуха снаружи помещения.

Чем ближе физически расположена точка росы к внутренней поверхности стены, тем больший период времени стена будет влажная. Это будет происходить при понижении температуры воздуха как на улице, так и в помещении. Профессиональные строители знают, что для создания оптимального микроклимата в помещении в районах с значительным годовым разбросом температуры здание необходимо в первую очередь утеплять снаружи, произведя расчет толщины изолирующего слоя для правильного определения в нем физического расположения точки росы.

Окна "плачут"

Новые технологии делают жизнь комфортнее. Например, пластиковые окна позволили сделать здания более защищенными от капризов погоды, внешних звуков, эффективнее сохранять тепло, отказаться от рутинной осенне-весенней обязанности конопатить и расконопачивать оконные рамы. Но этот вариант работает на все 100 % только в том случае, если окна установлены с соблюдением всех параметров, в том числе и с учетом такого фактора, как температура точки росы. Деревянные рамы окон, даже если они хорошо законопачены, имеют естественные микропоры, служащие своеобразными вентиляционными каналами. О таких рамах говорят "дышащие". А вот пластиковые окна лишены столь необходимого компонента для создания комфортного микроклимата. Именно поэтому, когда влажность и температура перестают находиться в определенном равновесии, окна начинают "плакать" - влага скапливается на стеклах и пластиковых переборках, стекая вниз и образуя лужи на подоконниках. Это негативно сказывается на состоянии помещений - повышается влажность, предметы, находящиеся в нем, могут отсыревать, заплесневеть. При установке пластиковых окон следует всегда помнить о том, что точка росы зависит от двух факторов - от температуры поверхности окна и от влажности воздуха в помещении. Однокамерное окно в климате с низкими температурами воздуха в любом случае будет "плакать", если такое окно стоит в жилом отапливаемом помещении. Поэтому рекомендуется в таком случае ставить даже не двух, а трехкамерные окна. Тогда внутреннее стекло будет иметь достаточно высокую температуру, по сравнению со стеклом наружным, чтобы оставаться сухим. Также необходимо нормализовать влажность воздуха в квартире, наладив качественную вентиляцию. Если в квартире сухо, а окна установлены правильные, то точка росы никак себя не проявит и поверхность стекла будет оставаться сухой.

Точка росы и разрушение металла

Технические разработки позволили не заниматься высчитыванием точки росы по формулам, а использовать специальный прибор, который автоматически определяет этот параметр для влаги и углеводородов - это так называемый анализатор точки росы. Он используется специалистами во время проведения определенных видов работ, например при нанесении защитного покрытия на приборы и системы из материалов, подверженных коррозии из-за высокой влажности. Ведь если поверхность перед нанесением покрытия обладает недостаточной сухостью, то нанесенная защита работать не будет, так как не проявится достаточная адгезия, то есть сцепление между материалами. Окрашенная поверхность будет покрываться вздутиями, трещинами, а основной материал продолжит разрушаться даже под защитой. Именно для качественной антикоррозионной защиты необходимо знать точку росы, вычисляя ее при помощи формул и приборов-анализаторов.

Самочувствие и точка росы

Температура точки росы - важный природный параметр, о которым человек практически никогда не задумывается в повседневной жизни. Но этот фактор оказывает самое непосредственное влияние на самочувствие, именно здесь играет роль относительная влажность воздуха, о которой упоминается в прогнозах погоды. Так, учеными и медиками замечено, что высокий показатель точки росы ощущается как дискомфорт, и если температура воздуха высока, а точка росы приближается к ней достаточно близко, то человек страдает от влажной духоты.

Мировые метеорологические наблюдения

Расчет точки росы - важный параметр для проведения многих видов технических работ, для здоровья человека. Она входит в физические природные явления и может относиться к такой науке, как метеорология - наблюдения за погодой. Эта область изучения природы зародилась очень давно, но как научная область организовалась в 17-м веке, когда Галилео Галилеем был придуман термометр, а Отто фон Герике - барометр. Измерения температуры, влажности воздуха, атмосферного давления позволили сделать вывод о таком параметре, как точка росы. Когда его впервые зафиксировали и стали использовать в разных сферах жизнедеятельности человека, точно неизвестно, но наблюдения и фиксация этого физического явления проводятся постоянно во всех точках земного шара. Наивысшая температура точки росы была зафиксирована в иранском городке Джаска 20 июля 2012 года и составляла 35 0С. Теперь можно понять, почему с повышением влажности воздуха и температуры окружающей среды становится трудно дышать - в этом свою роль играет такой параметр, как точка росы. Что это такое? Фактор соотношения влажности воздуха и температуры, при которых конденсируется влага.

Основная формула

Сама же точка росы как природное явление высчитывается несколькими способами. Наиболее простой представлен формулой на рисунке ниже.

В ней Тр - точка росы, RH - относительная влажность, Т - температура, цифровые значения 243,12 и 17,62 являются постоянными.

Дання формула дает погрешность в 1 0С, и если его учесть, то параметр будет высчитан достаточно верно.

Таблица для определения точки росы

Расчет точки росы - достаточно сложный алгоритм, требующий не только знания определенных физических параметров, но и умения пользоваться определенными математическими формулами. Сложный и достаточно длительный процесс расчета можно убрать, если воспользоваться табличными значениями. В таких таблицах указывается относительная влажность воздуха и температура окружающей среды, Пересечение этих параметров в табличной сетке дает значение температуры точки росы.

Утепеление дома - снаружи или изнутри?

Формула расчета точки росы в обыденной жизни мало кому пригодится. Но вот в некоторых производствах и сферах деятельности человека без нее обойтись нельзя. Точка росы, определение которой было рассмотрено выше, является важным параметром качественного строительства и обустройства помещений любого назначения. Каким бы ни было здание, в нем должно быть сухо, а значит, точка росы в стене должна быть или устранена полностью, или сведена на максимальное удаление от внутренней поверхности. Например, строительство и утепление зданий в обязательном порядке потребуют таких расчетов. Сегодня можно найти немало табличных указателей с уже высчитанными значениями. Но многие пользуются формулами для подтверждения указанных данных и максимально точного определения точки росы для качественной тепло- и гидроизоляции помещений при конкретных условиях. В этом случае необходимо учитывать параметры материалов стен, утеплителя, пароизоляции. Опытные строители говорят о том, что точка росы не стационарный показатель, он постоянно движется с изменением внешних факторов. Но утеплять здания, расположенные в зонах с широким перепадом температурного фона в соотношении внутри-снаружи, необходимо извне помещения, то есть с улицы. Тогда точка росы будет располагаться в утеплителе, влага будет испаряться на улицу, а не вовнутрь, и помещение останется сухим.

Инструменты для измерения

Понятие точки росы широко применяется на газоизмерительных станциях, на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, на станциях подземного хранения и осушки природного газа, для поверки гигрометров и генераторов влажного газа. Точка росы - важная характеристика для качественной эксплуатации как для жилых и промышленных помещений, так и для газопроводов и систем хранения газа. Прибор для измерения точки росы позволяет отказаться от сложных расчетов по формулам и высчитывать этот параметр при самостоятельно измерении факторов внешней среды - температуры, влажности и давления. Самый первый разработанный прибор - гигрометр психрометрический, его еще называют психрометром. Сейчас это лабораторное устройство, не применяемое в практической деятельности. Развитие электронных вычислительных анализаторов не упустило и такого физического параметра, как соотношение влажности и температуры окружающего воздуха, а значит, и вычисление точки росы. Такие устройства просты в эксплуатации, хотя некоторые модели, в том числе и обладающие свойствами тепловизора, требуют обработки полученной информации при помощи специальных компьютерных программ. Анализатор точки росы - значимое приспособление в строительстве, а также в обслуживании газопроводов и газораспределительных станций, значительно упрощающее деятельность человека.

Значение точки росы для деятельности человека

Комфорт - это тепло и уют, невозможные без определенного баланса температуры и влажности воздуха, которые во многих случаях обеспечиваются при помощи системы отопления, работающей на природном газе. Тут-то как раз и видно, насколько точка росы является важной физической характеристикой, ведь от нее зависит появление сырости, нарушение гидроизоляции, разрушение материалов, ухудшение их качества.

Природный газ важное значение имеет как для бытовых, так и производственных нужд человека. И точка росы газа играет важную роль в его транспортировке и хранении. Верно рассчитанная точка росы газа позволяет вовремя предупредить возникновение опасных ситуаций при транспортировке и хранении голубого топлива, а этот же параметр, учтенный при строительстве здания, позволит избежать появления плесени, опасной для здоровья и даже жизни людей.

Важный физический параметр, имеющий прикладное значение - точка росы. Что это такое в жизнедеятельности человека? Это тот температурный фактор, от которого зависят многие сферы быта и деятельности человека: от самочувствия до качественной эксплуатации зданий, машин и механизмов.

3.4. Определение температуры точки росы.

При разработке дипломных проектов спортивных крытых плавательных бассейнов, фитнес-центров с купальными помещениями и саунами и пр., сооружений водоочистки промышленных предприятий, других помещений с влажным или мокрым режимом, при теплотехническом расчете стены требуется определение tр – температуры точки росы. То есть, если нормируемый температурный перепадtн0С наружных стен для жилых и общественных зданий, а также производственных объектов с сухим и нормальным режимом нормируется, то для помещений с влажным или мокрым режимом рассчитывается Табл.2[14]. Формула расчета:

где - нормируемый температурный перепад0С для

наружных стен;

tв– расчетная температура внутреннего воздуха,0С принимаемая согласно

нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

tр– температура точки росы,0С, при расчетной температуре и

относительной влажности внутреннего воздуха принимаемым по

нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений или

рассчитываемая.

Например, в соответствии с п.3.38[12] при теплотехническом расчете ограждающих конструкций залов ванн бассейнов температуру внутреннего воздуха следует принимать tв= 270С, относительную влажность следует принимать= 67%. При таких параметрах внутреннего воздуха режим эксплуатации – мокрый. Необходимо определениеtр– температуры точки росы.

Температурой точки росы называют температуру, при которой наступает полное насыщение воздуха паром, а относительная влажность достигает своего предела – 100%.

Относительная влажность воздуха есть отношение действительной упругости водяного пара в воздухе (Па), к максимальному ее значениюEtв(Па) соответствующему температуре внутреннего воздуха:

=

Расчет включает четыре позиции:

Etв= 3565 Па;

находим действительное значение упругости водяного пара (Па)

= 100% и следовательно=Etв, отсюда значение 2388,55 Па соот-

ветствует 20,35 0С;

режимом для наружных стен нормируемый температурный перепад

составляет:

tн0С = (tв–tр) = 27 – 20,35 = 6,650С

используемый в дальнейшем теплотехническом расчете.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Пример фрагмента наружной теплоизоляции здания с тонкой штукатуркой по утеплителю.

Приложение 2 Гибкие связи из стеклопластика для многослойных стен.

а)

б)

ОПИСАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

В соответствии с требованиями нормативных документов по обеспечению надежной теплозащиты зданий и сооружений все более широкое применение в строительстве находят многослойные ограждающие конструкции. Стены возводятся из 3-х слоев: наружного, внутреннего и утеплителя между ними. При разработке конструктивного решения важным моментом является создание эффективного соединения всех слоев в единую монолитную стену. Для этих целей используются стеклопластиковые связи.

Свойства стеклопластика, имеющего в сто раз меньшую теплопроводность, чем у обычной стали, и в три раза более высокую прочность, наилучшим образом подходят для таких конструкций.

Разработано два варианта стеклопластиковых связей для многослойных конструкций из кирпича и сборных панелей типа «Сэндвич»

(приложение 2 а, б).

Изделия производят из компонентов и на технологическим оборудовании отечественного производства, что позволило установить их цену, значительно более низкую по сравнению с зарубежными аналогами.

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта | Фасад эксперт

Признаки росы на траве, водяные подтеки на окнах, капельки на стенах цоколя – все это результат конденсата водяного пара, берущегося из влажного воздуха. Сталкивалось с этим большинство, но не все интересовались, можно ли устранить подобное и как это сделать. Определение точки росы поможет устранить проникновение влаги и защитить строение от разрушительного ее воздействия. Способы определения точки росы и советы экспертов – далее.

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта

Что такое точка росы

Понятие точки росы объясняется, как температура, при которой пар из воздуха превращается в жидкость. В зависимости от разницы между температурой воздуха в помещении и за его пределами, точка росы может смещаться по толще стены. К примеру, если в комнате стабильные +20 °С, а на улице температура снизилась, точка росы будет смещена ближе к внутреннему пространству дома.

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта

Зависит точка росы от темперы и влажности воздуха. Например, если в комнате +24 °С и 60% влажности, то точка росы будет примерно +15,5 °С. Так, если в комнату занести, к примеру, ведро воды с температурой +10-15,5 °С или меньше, на внешних стенках появятся капельки конденсата. При холодной температуре воздуха на улице начинает увлажняться стена в точке росы. В итоге она намокает и быстро обрастает плесенью. Решить проблему поможет утепление, для которого нужно правильно определить точку росы.

Способы выполнения расчета

Точно рассчитать точку росы может только архитектор с использованием спецоборудования, поэтому говорить можно лишь о приблизительных значениях. Однако, по советам экспертов, при выборе способа утепления и самого материала, это не слишком критично.

Существует таблица готовых параметров для определения точки росы в стене, которая избавляет простых обывателей от самостоятельных расчетов.

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта

Значения, указанные в данной таблице, зависят от влажности воздуха и его температуры. Полагаться на эти значения можно лишь как на примерные, потому что расчеты выполнены с учетом лишь основных факторов.

Также для расчета точки росы (температуры превращения пара в жидкость, Тр (°С) имеется формула, значение которой определяется параметрами температуры воздуха, Т (°С) и относительной влажности, Rh (%):

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта

Профессионалы же в своей работе применяют:

  • психрометры,
  • портативные термогигрометры,
  • тепловизоры.

Эти приборы отличаются способом действия и методом использования, но дают, как правило, более точный результат.

Как определить точку росы? Способы определения, таблица, советы эксперта

Для более точных расчетов учитываются также особенности климата в регионе, толщина и материал стен и утеплителя. Не стоит доверять онлайн-калькуляторам и программам расчета из интернета. Они часто дают неточные данные, учитывая не все заданные параметры. Более углубленные подсчеты важны при строительстве дома, а в целях утепления стен достаточно будет и вышеуказанных параметров.

Читайте также:

5 ошибок при утеплении частного дома, которые нельзя совершать!

Сравнение утеплителей по теплопроводности: что выбирают эксперты?

Полезная информация? Не забудь поставить лайк и подписаться на канал "Фасад эксперт"!

Калькулятор точки росы - Найдите точку росы

Этот калькулятор точки росы можно использовать для изучения взаимосвязи между точкой росы, температурой и относительной влажностью. Если вы когда-нибудь задавались вопросом "что такое точка росы?" или как рассчитать относительную влажность в определенных условиях, тогда этот калькулятор для вас! Кроме того, не стесняйтесь обращаться к нашему калькулятору охлаждения ветром или калькулятору индекса жары, если вас интересует влияние погоды на температуру. Продолжайте читать, чтобы узнать больше об образовании росы, комфортной температуре точки росы и относительной влажности.

Что такое точка росы? Определение точки росы

Название может быть немного обманчивым - точка росы на самом деле не имеет ничего общего с геометрией. Это просто максимально возможная температура, при которой водяной пар может конденсироваться с образованием росы. Например, если в вашей комнате высокая относительная влажность, вы можете наблюдать образование росы на поверхности окна. Это происходит из-за того, что температура в районе окна упала ниже точки росы. Если подумать, то можно найти пример именно этого явления в фильме «Титаник»...

Вы просто ищете краткое определение точки росы? Держи!

  • Точка росы - это температура, при которой водяной пар начинает конденсироваться в воду.

или, если хотите более сложный:

  • Точка росы - это температура, при которой воздух или газ должны быть охлаждены, чтобы водяной пар конденсировался в росу (или иней, если температура ниже точки замерзания воды).

Что такое относительная влажность?

Относительная влажность выражается в процентах.Это отношение текущей абсолютной влажности к максимальной возможной абсолютной влажности для текущей температуры. Другими словами, это количество влаги в воздухе по сравнению с тем, что воздух может максимально «удерживать» при этой температуре:

  • relative_humidity = 100% * текущая абсолютная влажность / максимальная абсолютная влажность , при текущей температуре

или, иначе говоря, относительная влажность - это отношение давления водяного пара Pw к давлению насыщенного водяного пара Pws при данной температуре:

  • относительная влажность = 100% * Pw / Pws

Чтобы понять это определение, вам также необходимо знать значение абсолютной влажности .Это просто содержание воды в воздухе, выраженное в граммах на кубический метр:

.

абсолютная влажность = m / V , где m - масса водяного пара, а V - объем смеси воздуха и водяного пара.

Для насыщенного воздуха при 30 ° C (86 ° F) абсолютная влажность в атмосфере колеблется от ~ 0 до 30 граммов на кубический метр. Вы заметили, что формулы не учитывают температуру?

Как рассчитать точку росы? Как рассчитать относительную влажность?

Было сформировано множество уравнений, описывающих эту взаимосвязь.Однако ни один из них не идеален. В этом калькуляторе точки росы используется формула Magnus-Tetens (Sonntag90), которая позволяет нам получать точные результаты (с погрешностью 0,35 ° C) для температур от -45 ° C до 60 ° C.

Точка росы рассчитывается по следующей формуле:

Ts = (bα (T, RH)) / (a ​​- α (T, RH))

где:

  • Ts - точка росы;
  • T - температура;
  • RH - относительная влажность воздуха;
  • a и b - коэффициенты.Для набора констант Sonntag90 a = 17,62 и b = 243,12 ° C ;
  • α (T, RH) = ln (RH / 100) + aT / (b + T) .

Если вы хотите рассчитать относительную влажность, вам необходимо знать точку росы и температуру, чтобы использовать уравнение, полученное из приведенной выше формулы. Или просто введите значения в наш калькулятор точки росы (который также может служить калькулятором относительной влажности). Результат появляется в кратчайшие сроки!

Зависимость точки росы от влажности: разница между точкой росы и влажностью

Теперь, когда вы знаете формулы для точки росы и влажности, вы можете задаться вопросом, в чем разница между этими двумя терминами? Точка росы - это точное измерение содержания влаги в воздухе.Чем выше точка росы, тем больше влаги в воздухе. Если вы хотите знать, удобно ли вам (или погоде, хех) совершать утреннюю пробежку или отправиться в поход на выходных, придерживайтесь этого термина. Относительная влажность - более запутанная величина, поскольку она зависит от температуры и давления в рассматриваемой системе.

Точка росы и относительная влажность - это не одно и то же, но они тесно связаны: чем выше относительная влажность, тем ближе точка росы к текущей температуре воздуха.В частном случае, когда воздух максимально насыщен водой (относительная влажность 100%), точка росы равна текущей температуре.

Чтобы лучше понять разницу между точкой росы и влажностью, давайте посмотрим на этот пример:

  • Представьте, что сейчас холодное осеннее утро, 40 ° F на улице (~ 4,5 ° C). Наш прогноз показывает, что точка росы также равна 40 ° F, , поэтому относительная влажность составляет –100% .
  • Возьмем другой пример: наконец-то наступило лето, мы отдыхаем у реки, а температура составляет 75 ° F, (24 ° C).Точка росы составляет 60 ° F, (~ 15,5 ° C), поэтому, следуя формуле, мы можем узнать, что относительная влажность составляет ~ 60% .
  • А теперь парадоксальный вопрос: какая из этих двух ситуаций будет более влажной ? Однозначно второй! Точка росы - это значение, на которое мы должны обратить внимание, если мы хотим знать, насколько сухой или влажный снаружи, а не относительную влажность.

Утренняя роса

Вы, наверное, заметили, что роса обычно образуется ночью.Наша обувь быстро намокает, когда мы идем по траве на рассвете, особенно в летние месяцы. Почему это? Почему мы не наблюдаем росу средь бела дня? А как образуется утренняя роса?

  1. Когда солнце садится, температура поверхности падает - солнце не светит и не нагревает землю, поэтому поверхность охлаждается за счет потери инфракрасного излучения.
  2. Объекты с плохой теплопроводностью не удерживают эту энергию слишком долго: поверхность холоднее, чем более глубокие слои грунта.
  3. Если поверхность охлаждается до температуры ниже точки росы, атмосферный водяной пар конденсируется с образованием капель или инея на поверхности.
  4. Кроме того, если слой воздуха, прилегающий к земле, охлаждается до температуры точки росы, образуется туман.
  5. Когда солнце встает высоко, капли росы испаряются в воздух.

Предпочтительные условия для образования росы

Мы можем разделить предпочтительные условия для образования росы на две группы - погодные факторы и структурные характеристики, при которых роса предпочитает формироваться.

  1. Предпочтительные погодные условия:

    • Чистое ночное небо, особенно после теплого дня
    • немного водяного пара в верхних слоях атмосферы
    • высокая влажность в нижних слоях воздуха
    • спокойная ночь, без сильного ветра
  2. Предпочтительные структуры, на которых образуется роса:

    • тонкие открытые объекты, такие как листья, стебли травы, лепестки

    • плохая теплопроводность, хорошие радиаторы

    • хорошо изолирован от земли

Какая комфортная температура точки росы?

Высокие значения точки росы могут вызывать дискомфорт.При высоких температурах наш организм использует испарение пота для достижения охлаждающего эффекта. Этот процесс сильно замедляется, если воздух уже насыщен водяным паром.

Точка росы Уровни комфорта
<50 ° F (<10 ° C) немного сухо для некоторых
50-60 ° F
(10-16 ° C)
сухой и комфортный
60-65 ° F
(16-18 ° C)
становится липким
65-70 ° F
(18-21 ° C)
неприятно, много влаги в воздухе
> 70 ° F
(> 21 ° C)
неудобно, угнетающе, даже опасно при температуре выше 75 ° F

Применение точки росы

Вы можете быть удивлены, но калькулятор точки росы может быть полезен во многих различных областях.Назову лишь несколько:

  • Meteorology - наиболее очевидный: точка росы используется для выражения количества влаги в воздухе и для определения фактического соотношения компонентов смеси, которое позволяет отслеживать свойства воздушных масс

  • Aviation - температура точки росы рассчитывается для оценки вероятности обледенения карбюратора или появления тумана

  • Сельское хозяйство - для поддержания оптимальной влажности в теплице и предотвращения конденсации воды на растениях

  • Technology - измерители точки росы используются при производстве и использовании различных технических газов (например,грамм. H 2 , N 2 , O 2 , Ar), а также в области электроники и оптики (осаждение из паровой фазы и тонкие пленки)

  • Медицина - например, мониторинг процесса стерилизации

Интересные факты о росе

Знаете ли вы, что ...

  • Теоретически максимально возможное количество росы составляет около 0,8 мм / ночь, но редко превышает 0,5 мм.
  • В некоторых засушливых регионах - таких как, например, пустыня Негев в Израиле - роса - действительно важный источник воды , представляете ?! Подсчитано, что растения пустыни получают ~ 50% воды за счет выпадения росы.
  • Люди иногда путают росу с другим процессом, называемым гуттацией . Если растения получают слишком много воды, на кончиках и краях листа образуются капли. Выделяемое вещество с высоким содержанием сахара и калия, поэтому, если капли высыхают, на поверхности остается белая корка. Это может быть похоже на обычную росу, но это совершенно другое явление, обычно происходящее в течение дня.

Что такое точка росы? - Определение, формула и расчет - Видео и стенограмма урока

Характеристики точки росы

Точка росы полезна при прогнозировании погоды по ряду причин:

  • Температура воздуха должна опускаться до точки росы.Это означает, что температура точки росы всегда ниже температуры воздуха. Также температура воздуха может опускаться не ниже точки росы. Это помогает метеорологам предсказывать низкие температуры в прогнозе погоды.
  • Очень высокая точка росы может указывать на суровую погоду. Высокая точка росы означает, что воздух нестабилен и возможны грозы.
  • Точка росы отражает влажность.

Итак, чтобы дать вам несколько примеров, очень сухое место с низкой влажностью, такое как пустыня, в которой я живу, будет иметь совсем другие точки росы, чем влажное место с высокой влажностью, такое как Флорида.Если бы в пустыне было 90 градусов, то типичная точка росы была бы меньше 50 градусов. Если бы во Флориде было 90 градусов, типичная точка росы была бы больше 70 или 80 градусов.

В более влажных местах с повышенным содержанием водяного пара солнцу сложнее нагреть воздух. Это означает, что дневная разница между высокими и низкими температурами меньше, чем в засушливых условиях. Кроме того, теплый воздух может удерживать больше воды, чем холодный. Вот почему летом здесь более влажно.

Расчет точки росы

Вы можете физически определить температуру точки росы с помощью устройства, называемого гигрометром . Чтобы он работал, гладкая блестящая поверхность, как зеркало, охлаждается до тех пор, пока на ней не начнет конденсироваться водяной пар в воздухе. Когда это произойдет, у вас будет температура точки росы.

Влажность можно определить, сравнив точку росы с температурой воздуха. Поскольку точка росы отражает относительную влажность, вы также можете использовать уравнение для ее определения.Уравнение выглядит следующим образом:

Относительная влажность = Соотношение смешивания / Насыщенность соотношение смешивания x 100

Это может показаться сложным, но на самом деле это не так. Верхнее число или соотношение смешивания - это фактическое количество водяного пара в воздухе. Нижнее число или коэффициент смешивания насыщения - это просто количество водяного пара в воздухе, когда он насыщен. Это означает, что он содержит максимальное количество водяного пара, которое может.

Уравнение довольно легко вычислить, потому что соотношение смешивания одинаково для каждого градуса температуры.Существуют диаграммы, которые показывают вам, каково соотношение насыщения при смешивании для каждого градуса температуры.

Если вам известна температура, вы найдете ее внизу и сопоставьте со значением в левом столбце. Это говорит вам о соотношении насыщенности смешивания.

Вот пример. Если вы знаете, что коэффициент смешивания составляет 22,3, а коэффициент насыщения смеси составляет 36,5, тогда относительная влажность составляет 61%, рассчитанная как 22.3 / 36,5 x 100. Однако это уравнение также можно использовать для расчета точки росы. Точка росы - это температура, при которой воздух полностью насыщен или относительная влажность составляет 100%. В уравнении, чтобы относительная влажность составляла 100%, соотношение смешивания было бы равно соотношению смешивания насыщения. Итак, если вы знаете, что коэффициент смешивания составляет 11,1, и хотите узнать точку росы, вы знаете, что коэффициент насыщения при смешивании также составляет 11,1. Затем вы можете просто посмотреть на диаграмму и получить температуру точки росы 15.6 градусов по Цельсию (60 градусов по Фаренгейту).

На самом деле, самая важная часть точки росы и влажности - это то, как мы воспринимаем погоду. Это называется явной температурой . Если жарко и влажно, на самом деле кажется теплее, чем показывает термометр, а ощутимая температура высока. В жаркий и сухой день воздух кажется более прохладным, а ощутимая температура - низкой. Обратное верно, когда холодно. Разумная температура низкая, когда холодно и влажно, и высокая, когда холодно и сухо.

Краткое содержание урока

Влажность - это термин, который описывает количество водяного пара в воздухе. В процентах это называется , относительная влажность . Температура, при которой относительная влажность составляет 100%, называется точкой росы , и именно в этой точке могут развиваться облака и дождь.

Точка росы - важный аспект прогнозов погоды. Он указывает, когда погода перестанет быть солнечной, и когда, возможно, будет шторм.Поскольку температура не может опускаться ниже точки росы, это помогает прогнозировать низкие температуры в прогнозе.

Точка росы сильно зависит от влажности местности. Точки росы можно измерить с помощью прибора, называемого гигрометром . Точки росы также можно рассчитать с помощью уравнения для относительной влажности, которое сравнивает фактический водяной пар в воздухе с максимальным количеством водяного пара, которое может удерживать воздух.

Влажность и точка росы важны для нас, потому что они влияют на то, как мы чувствуем себя на улице.Это называется чувствительной температурой , и это означает, что независимо от того, влажная она или сухая, ощущается температура, отличная от показаний термометра.

Точка росы - обзор

3.7 Точка росы: температура конденсации

Температура точки росы , обычно называемая точкой росы , DP, - это температура, до которой необходимо охладить влажный воздух при постоянном атмосферном давлении. и постоянное содержание водяного пара для обеспечения насыщения .

Альтернативно ее можно определить как , температуру, при которой фактическое давление пара, содержащегося в воздушной посылке, равно давлению насыщения при постоянном атмосферном давлении и MR .

Хотя его обычно называют DP воздуха , это строго свойство пара . После этого его можно было бы распространить на воздух, содержащий пар. По определению, это консервативное свойство воздушной посылки в отношении изобарического нагрева или охлаждения без добавления или вычитания пара.Он неконсервативен по отношению к адиабатическому расширению или сжатию. Конечно, в абсолютно сухой атмосфере нет температуры, при которой вода может конденсироваться, и эта переменная не имеет смысла.

Эта переменная позволяет выразить влажность через температуру в ° C. Это преобразование позволяет напрямую сравнивать с другими измерениями температуры. Например, на психрометрической диаграмме MR находится на одной горизонтальной линии с DP . DP может быть легко вычислен из RH и температуры воздуха, как в следующих формулах. Действительно, учитывая, что DP достигается с помощью изобарного процесса, давление пара при исходной температуре по сухому термометру равно давлению насыщения при DP , то есть e ( T ) = e sat ( DP ). Подставляя этот результат в формулу (3.38) с помощью формулы Магнуса и Тетенса, получаем:

(3.48) u = etesatt = eDPesatt = esat0 × 10aDP / b + DPesat0 × 10atb + t = 10aDP / b + DP − at / b + t

, следовательно,

(3,49) logu = aDPb + DP − atb + t

и

(3.50) DP = b + DPalogu + b + DPaatb + t≈b + talogu + t

, где последний приблизительный результат был получен заменой t на DP в правой части первого личность. Конечно, первый член отрицательный, так как u <1 и log u <0.

Другая формула может быть получена с учетом того, что происходит над испаряющейся поверхностью.Температура воздуха понижается, а повышение MR повышает DP . Температура воздуха t продолжает снижаться до тех пор, пока не будет достигнута температура поверхности испарения, называемая температура по влажному термометру , t w (см. Раздел 3.9). Когда испаренный пар достигает насыщения, t = t w . Исходя из уравнения Клапейрона и определения w и всегда учитывая разницу DP - t w , после некоторых шагов и приближений получается следующая формула:

(3.51) DP≈bblogu + tlogu + atab − blogu − tlogu

, где a и b - коэффициенты Магнуса и Тетенса для пара, находящегося в равновесии с жидкой фазой. Уравнение (3.50) - лучшее приближение. Формулы можно использовать, если известен RH , и, очевидно,

(3,52) logu = logRh200 = logRH − 2

DP T и DP = T , только если RH = 100%. DP определяется, когда известны температура воздуха T и RH , или также, когда известен только MR (или SH ).В частности, максимумы MR соответствуют минимальным значениям DP и наоборот, так что DP может использоваться для диагностических целей вместо MR и может быть полезен для выражения содержания влаги в ° C. .

Разброс точки росы (также называется разброс ), то есть разница Δ DP = T - DP в основном зависит как от фактической температуры воздуха T , так и от MR .Следуя аппроксимации (уравнение 3.50), его можно выразить как функцию температуры воздуха и RH

(3.53) ΔDP≈ − b + talogu

Это физически показывает, насколько температура воздуха близка или далека от, модель DP . Зоны с меньшим Δ DP более склонны к образованию конденсата, что способствует микробиологической жизни и более интенсивному выветриванию. Полезные карты этой переменной могут быть легко составлены для диагностических целей. Однако, хотя RH - это совсем другая, но связанная переменная, в целом области с максимумом RH такие же, как и области, в которых Δ DP является минимальным.Если вас не интересует, насколько окружающая среда выше точки росы, то есть на сколько температуру стены (не температуру воздуха!) Следует поднять, чтобы избежать конденсации, карты RH достаточно, чтобы дать качественное представление о наиболее важных области.

Dew имеет типичную форму капель и особенно образуется на листьях во время ночного охлаждения из-за инфракрасного ( IR ) излучения. Образованию росы на листьях способствует локальный избыток влаги за счет устьичной транспирации.Поверхностное натяжение воды имеет тенденцию смещать более крупные капли к краям листьев и, в частности, к остриям листьев, особенно копьевидных. Потери вверх IR в ясные ночи - очень эффективный механизм охлаждения. Поверхности, на которых образуется роса, свободны от какого-либо верхнего щита и на практике такие же, как и при выпадении дождя. Это причина, по которой люди часто считают, что роса падает так же, как и морось. Роса предпочтительнее, чем участки с растительностью, но она также встречается и на памятниках, когда их температура поверхности опускается ниже DP .Когда температура поверхности падает ниже DP , в вязком слое, окружающем поверхность RH > 100%, происходит конденсация.

Что такое точка росы? Это измеряется или рассчитывается? Ответы на вопросы читателей (видео)

КЛИВЛЕНД, Огайо - Вы когда-нибудь слышали слово «точка росы» и не понимали, что это такое и откуда оно взялось? Метеоролог Келли Рирдон отвечает на вопрос сегодняшнего читателя: что такое точка росы и ее измеряют или рассчитывают, и какое устройство это делает в случае измерения?

Определение

Согласно данным Национальной метеорологической службы, точка росы - это температура, до которой воздух должен быть охлажден для достижения насыщения.Чем выше точка росы, тем больше влаги в воздухе.

Температура точки росы - отличный показатель того, насколько комфортно вы будете себя чувствовать на улице. Чем выше точка росы, тем труднее испаряться поту на коже, и тем горячее и неприятнее на ощупь.

Температура точки росы ниже 50 градусов считается сухой, 50-68 градусов - комфортной, 69-76 градусов - неудобной, а температура выше 77 градусов считается крайне неудобной.

Измерено или рассчитано?

Теперь это измеряется или рассчитывается? Это может быть и то, и другое! Точку росы можно как измерить с помощью гигрометра, так и рассчитать по значению относительной влажности.

Как это измерить?

Точку росы можно непосредственно измерить с помощью гигрометра точки росы. Это немного сложно, поэтому давайте разберемся с этим. В гигрометр точки росы есть несколько различных компонентов: камера с зеркалом, световой луч и световой датчик. Когда воздух в камере охлаждается до точки росы, на зеркале образуется роса.

Роса, представляющая собой совокупность очень крошечных капелек воды, блокирует часть падающего света.Детектор света может определить это блокирование света, указывая на то, что воздух достиг точки росы. Итак, как только на зеркале образуется роса и свет блокируется, это температура точки росы воздуха.

Гигрометры точки росы размером с небольшой ноутбук, и вы можете купить их в Интернете. Многие энтузиасты погоды, офисы Национальной метеорологической службы и аэропорты используют их для прогнозирования точки росы.

Однако в большинстве случаев проще рассчитать его по значению относительной влажности.

Базовое визуальное представление гигрометра точки росы.

Как рассчитать?

Строп-психрометр.

Точку росы можно рассчитать, используя температуру воздуха и значение относительной влажности, которые измеряются с помощью так называемого психрометра.

Психрометр - это металлический стержень длиной около 6 дюймов, к которому сверху прикреплен термометр. Чтобы получить измерение, вы держите основание и поворачиваете кусок термометра - черную часть изображения выше.

Стропный психрометр измеряет относительную влажность путем измерения двух температур: фактической температуры воздуха (по сухому термометру) и так называемой температуры по влажному термометру.

Температура по влажному термометру - это температура воздуха, если бы он был охлажден до насыщения путем испарения - аналогично точке росы.

Если бы у вас был контейнер с воздухом, температура по смоченному термометру была бы такой же, как если бы весь водяной пар испарился из него. Испарение - это процесс охлаждения, поэтому вы всегда чувствуете холод, выходя из душа или бассейна; вода испаряется с вашей кожи!

Смоченный термометр психрометра окружен влажной губкой, и когда вы поворачиваете ее вокруг механизма, вода испаряется, охлаждая термометр до показаний температуры по влажному термометру.

Чем быстрее испаряется вода в полотенце или губке, тем ниже температура по влажному термометру и суше воздух.

Вы можете использовать температуру по сухому и влажному термометру, чтобы определить влажность, и на основании этого можно рассчитать точку росы. В таблице ниже приведен список значений, показывающих соотношение между влажностью и температурой по сухому и влажному термометру.

Взаимосвязь между температурой по сухому и влажному термометру и относительной влажностью.

После того, как вы найдете значение относительной влажности из этой таблицы, вы сможете найти соответствующую температуру точки росы, если у вас есть фактическая температура воздуха.

Взаимосвязь между точкой росы, температурой воздуха и относительной влажностью.

Этот график составлен с использованием следующего приближения для определения точки росы по фактической температуре воздуха и относительной влажности.

Приближение температуры точки росы по температуре воздуха и относительной влажности.

Продолжайте проверять cleveland.com/weather, чтобы дважды в день получать обновления погоды для северо-востока Огайо, и не забывайте задавать любые вопросы о погоде, которые могут у вас возникнуть!

Келли Рирдон из Кливленда.ком метеоролог. Пожалуйста, подпишитесь на меня в Facebook и Twitter @ kreardon0818.

Точка росы

Точка росы Формулы точки росы
  Точка росы рассчитывается по: температуре сухого термометра
                               Относительная влажность
-------------------------------------------------- ---------------------------

     B = (ln (RH / 100) + ((17,27 * T) / (237,3 + T))) / 17,27

     D = (237,3 * B) / (1 - B)

       куда:
               T = Температура воздуха (сухой термометр) в градусах Цельсия (C)
              RH = относительная влажность в процентах (%)
               B = промежуточное значение (без единиц)
               D = точка росы в градусах Цельсия (C)



    Вот та же формула, но разбитая на более мелкие части:

          L = ln (RH / 100)
          М = 17.27 * т
          N = 237,3 + Т

          В = (L + (M / N)) / 17,27

          D = (237,3 * B) / (1 - B)

            куда:
                    T = Температура воздуха (сухой термометр) в градусах Цельсия (C)
                   RH = относительная влажность в процентах (%)
                    L = промежуточное значение (без единиц)
                    N = промежуточное значение (без единиц)
                    M = промежуточное значение (без единиц)
                    B = промежуточное значение (без единиц)
                    D = точка росы в градусах Цельсия (C)

                    * = умножить на.((17,27 * Вт) / (237,3 + Вт)))

      E = Ew - (0,00066 * (1 + 0,00115 * W) * (T - W) * P)

      B = (ln (E / 6.108)) / 17,27

      D = (237,3 * B) / (1 - B)

     RH = 100 * (E / Es)



           куда:
                    W = Температура влажного термометра в градусах Цельсия (C)
                    P = барометрическое давление в миллибарах (мбар)
                   Es = давление насыщенного пара в сухом термометре (мбар)
                   Ew = Давление насыщенного пара во влажном термометре (мбар)
                    E = Фактическое давление пара (мбар)
                    B = промежуточное значение (без единиц)
                   RH = относительная влажность в процентах (%)
                    D = точка росы в градусах Цельсия (C)

                    * = умножить на.= в степени


 Чтобы преобразовать футы (f) в метры (m):
-----------------------------------------------

   м = f * 0,3048

   куда:
     m = высота в метрах (м)
     f = высота в футах (f)



 ================================================== =========================

   Источник: «Преобразование выражений влажности с помощью компьютеров и калькуляторов».
            Листовка по расширению сотрудничества 21372.
            Калифорнийский университет - Дэвис
            Автор: Р. Снайдер и Р. Сноу.

 ================================================== =========================

 

Как сделать перевод между точкой росы и относительной влажностью?

Агрегаты насыщения и конденсации

Точка росы, или , температура точки росы - это температура, при которой при охлаждении газа образуется роса или конденсация.Если конденсат представляет собой лед, это называется точкой замерзания.

Относительная влажность - это отношение количества водяного пара, e , в воздухе к количеству водяного пара, e s , который был бы в воздухе, если бы он был насыщен при той же температуре и давление. Можно выразить

Относительная влажность

(в%) = e / e s × 100 (Уравнение 1)

К сожалению, не существует простой формулы для преобразования точки росы в относительную влажность.Преобразование между этими двумя параметрами должно выполняться на промежуточном этапе оценки как фактического давления водяного пара, так и давления насыщенного пара при преобладающей температуре.

Для преобразования точки росы или точки замерзания в относительную влажность
  • Преобразуйте температуру точки росы и температуру окружающей среды в давление водяного пара, используя уравнение 2 или 3 ниже (или уравнение 4 или 5 для большей точности).
  • Используйте эти значения давления пара в уравнении 1, чтобы найти относительную влажность

Для преобразования относительной влажности и температуры окружающей среды в точку росы
  • Используйте уравнение 2 или 3 ниже (или уравнение 4 или 5 для большей точности), чтобы найти давление насыщенного пара в зависимости от температуры окружающей среды
  • Используйте уравнение 1 для расчета давления водяного пара на основе давления насыщенного пара и известной относительной влажности
  • Используйте уравнение 2 или 3 ниже (или уравнение 4 или 5) для расчета температуры точки росы или инея по давлению пара (требуется итерация при использовании уравнений 4 или 5).

Давление пара можно рассчитать по формуле Магнуса. В нем указано, что при температуре t (в ° C) давление насыщенного пара e w (t) в паскалях (Па) над жидкой водой составляет

ln e w (t) = ln 611,2 + (17,62 t ) / (243,12+ t ) (Уравнение 2)

Для информации, 100 Па = 1 миллибар (мбар)

Для диапазона от -45 ° C до +60 ° C значения, указанные в этом уравнении, имеют погрешность <± 0.6% от значения при уровне достоверности 95%.

По льду, e i (t) is

ln e i (t) = ln 611,2 + (22,46 t ) / (272,62+ t ) (Уравнение 3)

Для диапазона от -65 ° C до +0,01 ° C значения, представленные этим уравнением, имеют погрешность <± 1,0% значения при уровне достоверности 95%.

А подробнее…

Это более точная, но сложная альтернативная формула для определения давления пара (в паскалях) от точки росы (в кельвинах) для воды:

ln e w (T) = -6096.9385 T -1 + 21.2409642 - 2,711193 × 10 -2 T + 1,673952 × 10 -5 T 2 + 2,433502 ln T (уравнение 4)

и для льда:

ln e i (T) = -6024.5282 T -1 + 29.32707 + 1.0613868 × 10 -2 T - 1,3198825 × 10 -5 T 2 - 0,493825 ln T (Уравнение 5)

(Формулы из Sonntag, 1990, обновлены на основе формул, данных Wexler, 1976 и 1977.)

Неопределенности, связанные с этими уравнениями:

  • <0,01% от значения, для воды от 0 ° C до +100 ° C
  • <0,6%, для переохлажденной воды от 0 ° C до -50 ° C
  • <1,0% для льда до -100 ° C

с доверительной вероятностью 95%.

Точность этих расчетов немного зависит от давления и температуры рассматриваемого газа. Для воздуха близкой к комнатной температуре и атмосферному давлению коэффициент усиления водяного пара влияет на результат примерно на 0.5% от стоимости.

Вам также может понравиться

Наши исследования по измерению влажности и влажности

Относительная влажность

Осторожно! В этих общих утверждениях об относительной влажности есть опасности и возможные заблуждения.

Относительная влажность - это количество влаги в воздухе по сравнению с тем, что воздух может «удерживать» при этой температуре.Когда воздух не может «удерживать» всю влагу, он конденсируется в виде росы.

Из всех утверждений об относительной влажности, которые я слышал в повседневной беседе, приведенное выше, вероятно, является наиболее распространенным. Это может отражать понимание явления и иметь некоторую полезность для здравого смысла, но может отражать полное непонимание того, что происходит физически. Воздух не «удерживает» водяной пар в том смысле, что он обладает некоторой силой притяжения или захватывающим влиянием.Молекулы воды на самом деле легче и быстрее, чем молекулы азота и кислорода, составляющие основную часть воздуха, и они определенно 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 / час! Вы не собираетесь «удерживать» эту молекулу!

Другой, возможно, полезный подход - рассмотреть пространство между молекулами воздуха при нормальных атмосферных условиях.Зная атомные массы и плотности газа, а также 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 расстояние в 30 раз больше, чем расстояние между столкновениями. Таким образом, молекулы воды в воздухе имеют много места для перемещения и не «удерживаются» молекулами воздуха.

Когда кто-то говорит, что воздух может «удерживать» определенное количество водяного пара, речь идет о том, что определенное количество водяного пара может находиться в воздухе как составная часть воздуха.Молекулы воды с высокой скоростью в хорошем приближении действуют 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 совсем другой компонент воздуха, чем кислород и азот. Кислород и азот всегда являются газами при земных температурах и имеют точки кипения 90K и 77K соответственно. Практически они всегда действуют как идеальные газы. Но необычная вода имеет температуру кипения 100 ° C = 373,15K и может существовать на Земле в твердой, жидкой и газообразной фазах. По сути, он всегда находится в процессе динамического обмена молекулами между этими фазами. На воздухе при 20 ° C, если давление паров достигло 17.54 мм рт. Ст., Тогда в жидкую фазу входит столько же молекул воды, сколько уходит в газовую фазу, поэтому мы говорим, что пар «насыщен». Это не имеет ничего общего с воздухом, «удерживающим» молекулы, но обычное употребление часто предполагает это. Когда воздух приближается к насыщению, мы говорим, что приближаемся к «точке росы». Молекулы воды полярны и будут проявлять некоторую суммарную 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.

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 (то есть N 2 и O 2 ). Если бы в закрытой колбе при 20 ° C была жидкая вода, но совсем не было воздуха, 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 может возникнуть ситуация, когда в этот конкретный момент в газовой фазе находится только 8,65 г / м 3 . Мы бы сказали, что в этот момент относительная влажность в колбе составляет 50%, потому что плотность остаточного водяного пара составляет половину его плотности насыщения. Это в точности то же самое, что мы сказали бы, если бы присутствовал воздух - 8,65 г / м 3 3 водяного пара в воздухе при 20 ° C представляют собой относительную влажность 50%.В этих условиях молекулы воды будут испаряться с поверхности в газовую фазу быстрее, чем они попадут на поверхность воды, поэтому давление водяного пара над поверхностью будет возрастать в сторону давления насыщенного пара.

Указатель

Концепции кинетической теории

Приложения кинетической теории

Концепции использования пара

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *