В чем измеряется относительная влажность – Относительная влажность — Википедия

Относительная влажность воздуха. Формула RH

 О чем эта статья

Перейти к покупке приборов измерения влажности

Значение относительной влажности указывает на то, насколько воздух близок к насыщенному состоянию.

Определение

Понятие относительной влажности имеет несколько вариантов определений, основанных на понятиях абсолютной влажности или парциального давления. Но сводятся они к тому, что это отношение двух величин – количества того водяного пара, которое находится в воздухе определенной температуры, к его количеству в насыщенном состоянии (другими словами фактическое к максимально возможному). Выражается это отношение в процентах.

Если остановиться на выведении понятия относительной влажности из понятия абсолютной, то следует принять во внимание две величины в одних единицах измерения – абсолютную влажность, которую дает реальное значение веса водяного пара на единицу объема воздуха, и максимально возможную влажность, которая еще не вызывает конденсации. Относительная влажность будет равна отношению первого и второго.

RH является единицей измерения относительной влажности воздуха и например для паров воды выражается формулой:

Как используется это формула на практике →

Формула для нахождения относительной влажности (RH) основана на отношении значений парциального давления водяного пара (p воды) к давлению насыщенного пара (p*воды).

Парциальное давление пара – не что иное, как давление, которое мог бы оказывать пар, если бы он один занимал при той же температуре тот же объем, что и изучаемый воздух.

Давление же насыщенного пара зависит от температуры воздуха и может быть выражено через точку росы, то есть такую температуру, когда начинает происходить конденсация пара.

Значение относительной влажности и указывает на то, насколько воздух близок к насыщенному состоянию.

Приборы для измерения относительной влажности

Психрометры. Стационарный(слева), аспирационный(в центре), дистанционный(справа)

Для определения влажности используются гигрометры и психрометры. Название психрометр буквально означает «холодный измеритель», что некоторым образом характеризует способ проведения измерений. Принцип пользования им – наблюдение за тем, как влияет на температуру поверхности процесс испарения воды. Состоит самый простой психрометр из двух термометров. Один из них полностью сухой, а ртутный резервуар другого постоянно смачивается. Чем менее насыщен воздух парами, тем быстрее идет испарение, и тем более показание влажного термометра отличается от показания сухого. Значение относительной влажности определяется либо по формуле, либо по психометрическим таблицам.

Гигрометры. Емкостной, оптический, резистивный, термисторный

Значительно проще пользоваться показаниями гигрометра, так как на его шкале зразу отображается значение влажности. А в качестве измерителя используются вещества, параметры которых существенно изменяются при изменении влажности и могут воздействовать на движущуюся стрелку. Но так как такие механические приборы могут иметь погрешности, их сверяют с более точными психрометрами. Более подробно про различные виды гигрометров и принцип их действия прочитайте в этой статье.

Значение измерений относительной влажности воздуха

Контроль относительной влажности необходим во многих сферах, от определения угрозы здоровью человека до необходимости поддерживать оптимальные условия. К примеру, для хранения экспонатов в музеях, или выращивания растений. К тому же, в технике это имеет определяющее значение для работы многих технических устройств и защиты от коррозии.

Опубликована 06-07-11.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

www.devicesearch.ru.com

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью. Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).

Рис. 1. Насыщенный пар

Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).

 

Рис. 2. Ненасыщенный пар

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха – величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3). Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот. В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции. При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

1. плотность водяного пара в воздухе;
2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют

абсолютной влажностью.

Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначениеабсолютной влажности:  (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измеренияабсолютной влажности:  (в СИ) или  (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности:

Обозначения:

 масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

 объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к. дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности: .

Единицы измеренияотносительной влажности: %.

Формула вычисления относительной влажности:

Обозначения:

 плотность водяного пара (абсолютная влажность),  (в СИ) или ;

 плотность насыщенного водяного пара при данной температуре,  (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим

конденсационныйгигрометр (рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух. В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы. Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара. Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).

Волосной гигрометр (рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).

Рис. 6. Психрометр (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора. С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы. Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

 

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом. Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая. Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Температура,	Давление, мм. рт. ст.	Плотность пара,
-10	1,95	2,14
-8	2,32	2,54
-6	2,76	2,09
-4	3,28	3,51
-2	3,88	4,13
0	4,58	4,84
2	5,3	5,6
4	6,1	6,4
6	7,0	7,3
8	8,0	8,3
10	9,2	9,4

Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Табл. 2. Психометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается. Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
4. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)

 

Домашнее задание

1. Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

interneturok.ru

Абсолютная и относительная влажность воздуха

С практической точки зрения, влажность воздуха имеет большое  значение в жизни человека. Сельскохозяйственные работы, самочувствие людей, расчет климатических условий – всё это связанно с влажностью воздуха.

Абсолютная влажность воздуха

Одна третья часть земной поверхности состоит из воды, соответственно она интенсивно испаряется. Поэтому в воздухе, вместе с остальными веществами содержится водяной пар. Абсолютная и относительная влажность воздуха, есть количественное описание водяного пара содержавшегося в нем.
Влажностью воздуха называют физическую величину, которая показывает количество водяного пара в воздухе.
Существует два способа выражения данной величины:
Абсолютная влажность – это показатель массы водяного пара, в одном кубическом метре воздуха.  Измеряется в граммах на кубический метр.

Относительная влажность воздуха

Этот способ выражения влажности не даёт полной характеристики состояния воздуха, так как при одной и той же абсолютной влажности может быть и очень сухо, и очень сыро. Эти состояния зависят от того, насколько водяной пар далек от насыщения. Что бы охарактеризовать, насколько пар близок или далек от насыщения, вводится понятие относительной влажности:
Относительная влажность –  это величина выраженная отношением, фактического парциального давления воздуха к давлению насыщенного пара при данной температуре.

Величина P – в данном случае численно равна абсолютной влажности. При уменьшении относительной влажности, пар отдаляется от насыщения.
Температура, при которой воздух насыщается водяным паром, называется точкой росы.  От неё и отталкиваются при определении относительной влажности. Чем ближе водяной пар к точке росы, тем больше относительная влажность воздуха.
В быту эти понятия находят отражения в разных сферах жизни. Например, летом люди часто пользуются кондиционерами. Они снижают температуру воздуха, тогда при постоянной абсолютной влажности, относительная влажность должна расти и воздух должен стать сырым.
Почему этого не происходит? Дело в том, что в кондиционере есть специальное приспособление, где водяные пары конденсируются. Воздух поступает в кондиционер, конденсируется и выходит обратно холодным, а оставшаяся влага стекает по трубочке наружу.

fizikatyt.ru

ЛБ1(Физика) Тиньков

Выполнил:

Тиньков А.Ю.

Группа 803001207

Проверила: Алехина Т. Н.

Оценка: _______

Отчет по лабораторной работе по физике

«Определение влажности воздуха психрометрическим методом»

Контрольные вопросы:

1) Что такое абсолютная влажность воздуха? В каких единицах она измеряется? Что такое относительная влажность?

Абсолютная влажность воздуха – величина, числено равная массе водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха при данной температуре. Измеряется обычно в г/м^3.

Относительная влажность (определение 1) – величина, характеризующая степень насыщенности воздуха водяным паром.Это отношение парциального давления паров, находящихся в воздухе при данной температуре к тому давлению водяных паров, которое насыщало бы воздух при такой же температуре.

Относительная влажность (определение 2) — отношение количества водяного пара к тому количеству водяного пара, которое воздух может содержать при данной температуре.

2) Назовите методы определения влажности воздуха. Какой из них является более точным?

Существует несколько методов определения абсолютной и относительной влажности воздуха. К приборам, с помощью которых измеряют влажность, относятся гигрометры и психрометры.

Для определения влажности воздуха психрометрическим способом чаще используют психрометр Августа и психрометр Ассмана, принцип действия которых одинаков.

3) Принцип действия психрометра Ассмана.

Простейший психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один — обычный сухой термометр, а второй имеет устройство увлажнения. Термометры имеют градуировку с ценой деления 0,1-0,5 градуса. Термодатчик влажного термометра обернут батистом, который находится в сосуде с водой. Вследствие испарения влаги, увлажнённый термометр охлаждается. Для определения относительной влажности снимают показания с сухого и влажного термометров, а далее используют Психрометрическую таблицу. Обычно входными величинами в Психрометрической таблице являются показания сухого термометра и разница температур сухого и влажного термометров. В конструкции прибора для удобства пользования может включаться Психрометрическая таблица. Так же может включаться вентилятор для аспирации воздуха около влажного термометра. При этом скорость аспирации небольшая, обычно 0,5-1 м/с. На показания психрометра влияет также и атмосферное давление, поэтому для точных измерений, в случае отклонения атмосферного давления от номинального, к результатам Психрометрической таблицы добавляют поправку.

4) Назовите суть психрометрического метода определения влажности воздуха.

Основан на измерении разности температур сухого и влажного термометров при помощи психрометров Августа и Ассмана. Психрометр Августа состоит из двух одинаковых ртутных термометров с ценой деления 0, 2 С, укрепленных рядом. Ртутный резервуар одного из них плотно обернут кусочком батиста или марли, опущенным в сосуд с чистой водой. С поверхности ткани вода испаряется тем легче, чем меньше в воздухе влаги. По разности показаний двух термометров находят относительную влажность воздуха, используя психрометрические таблицы, прилагаемые к прибору.

5) Что такое точка росы?

Температура точки росы газа (точка росы) — это значение температуры газа, ниже которой водяной пар, содержащийся в газе, охлаждаемом изобарически, становится насыщенным над плоской поверхностью воды.

6) Назовите формулу (7) и определите размерность постоянной психрометра.

P = P_H – A(t – t₁)H

Размерность постоянной применяемого прибора находится по формуле:

A = a/(Cƛ)

Ход работы:

Соблюдая указанные в работе правила, произвел смачивание водой батиста, которым обернут баллончик одного из термометров психрометра. Включил в сеть вентилятор. Проследив за показаниями смоченного термометра установил показание температуры t₁ (=16°C). Установил показание сухого термометра t (=24°C).

Высчитав разность температур сухого и смоченного термометра (t – t₁ ) по психрометрической таблице нашел относительную влажность воздуха:

r= P/P_o = 42%

Зная температуру окружающего воздуха t (=24°C), нашел величину давления ­P_{0 ­}(=22,4)насыщенного водяного пара при этой температуре по соответствующей таблице, и по формуле (2) нашел абсолютную влажность воздуха:

P_отн = P₀*r/100 = 9,4мм.

Абсолютную влажность воздуха определил по формуле (8):

P_абс = P_н – 0,000662 (t – t₁) * H = 9,6 мм.рт.ст.

Таблица данных:

t (°C)	t1(°C)	r	P0(Па)	Pотн (мм)	Н (мм.рт.ст.)	Рабс (мм)
16	24	0,42	22,4	9,4	751	9,6

studfiles.net