Все дело в разной влажности воздуха. Интуитивно вы легко определяете, где воздух более влажный: у берегов водоемов, в бассейне, в ванной комнате. Но что такое влажность в физике? Можно ли измерить ее количественно? От чего она зависит? На эти и многие другие вопросы мы получим ответы в статье.
Начнем издалека: чтобы основательно разобраться в теме, нам необходимо понять, что такое испарение и насыщенный пар.
Испарение
Испарение — это парообразование, которое происходит на поверхности жидкости.
«Постойте, — можете возразить вы. — Что-то подобное мы уже изучали в главе “Тепловые явления”. Разве за парообразование не отвечает процесс кипения?»
И это отличный вопрос! Дело в том, что кипение происходит только при температуре кипения и этот процесс затрагивает весь объем жидкости. Испарение же способно происходить при любой температуре и только на поверхности.
В чем причина этого процесса?
Как мы знаем, молекулы жидкости находятся в бесконечном хаотичном движении. При этом скорости молекул отличаются друг от друга, и если быстрая молекула окажется у поверхности жидкости, ей удастся вырваться, вылететь из вещества. Частиц, подобных ей, достаточно много, и процесс будет происходить до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Если вы оставите стакан с водой без присмотра на пару минут, вряд ли произойдет что-то непоправимое — вы не заметите, что объем изменился. Но стоит забыть про емкость на пару дней, как от воды не останется и следа.
Скорость испарения зависит от трех факторов. Первый — это род вещества: некоторые жидкости испаряются быстрее, чем остальные. Это происходит потому, что молекулы обладают меньшими силами притяжения: можно легко их преодолеть и вырваться на свободу. Так, эфир является более «независимым», чем пресная вода, он испаряется очень и очень быстро.
Также испарение зависит от температуры, причем эта зависимость прямо пропорциональна: чем больше температура, тем большее количество молекул вылетает из жидкости.
На процесс испарения влияет и площадь поверхности жидкости. Как вы думаете, кто будет чемпионом по количеству вылетевших молекул: океан или маленькая лужица? Думаем, ответ здесь очевиден. Эта зависимость легко прослеживается и в бытовых вопросах: если вы случайно разлили что-то на пол, стоит растереть лужу по всей его поверхности — так она быстрее высохнет. А чтобы белье быстрее высохло, лучше его расправить, чем развесить в мятом состоянии.
Наряду с процессом испарения происходит и обратный ему процесс: часть молекул, вылетевших с поверхности жидкости, вновь возвращается в нее.
Когда количество молекул, вылетевших из жидкости, равно количеству молекул, вернувшихся в жидкость, наступает так называемое динамическое равновесие. С этого момента число молекул пара над жидкостью будет постоянным.
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту
Узнай, какие профессии будущего тебе подойдут
Пройди тест — и мы покажем, кем ты можешь стать, а ещё пришлём подробный гайд, как реализовать себя уже сейчас
Насыщенный пар
Насыщенный пар — пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.
В таком случае ненасыщенный пар — пар, который не находится в динамическом равновесии. Это означает, что количество молекул, находящееся над жидкостью, не постоянно и процесс испарения продолжается.
На нашей планете вода испаряется непрерывно: с поверхностей рек, озер, морей, океанов, а также с растительных и ледяных покровов. Атмосфера всегда наполнена водяным паром — тут-то в дело и вступает понятие влажности.
Понятие влажности. Абсолютная и относительная влажность
Влажность воздуха — это содержание в нем водяных паров. В физике разделяют абсолютную и относительную влажность.
Абсолютная влажность
показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м3 при данных условиях.
Если это определение кажется вам знакомым, то неудивительно: отношение массы к объему носит название плотность, так что под абсолютной влажностью мы подразумеваем плотность водяного пара. Измеряется она в кг/м3, но часто в таблицах и задачах можно встретить и единицу измерения г/м3.
Абсолютная влажность прямо пропорциональна массе водяных паров: чем их больше, тем больше и абсолютная влажность, и обратно пропорциональна объему воздуха. Так, при равной массе водяных паров абсолютная влажность воздуха будет больше в той емкости, у которой объем меньше, и наоборот.
Относительной влажностью воздуха
называют отношение абсолютной влажности воздуха
к плотности
насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах.
Чтобы наглядно увидеть разницу между абсолютной и относительной влажностью, давайте посмотрим на сравнительную таблицу.
| Абсолютная влажность | Относительная влажность | |
|---|---|---|
| Обозначение | ||
| Единица измерения | кг/м3 | % |
| Формула |
— масса пара (воды) в воздухе, кг — объем воздуха, м3 |
— абсолютная влажность, кг/м3 — плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, кг/м3 |
Для чего было необходимо вводить относительную влажность, если абсолютная довольно емко количественно описывает явление? Дело в том, что организм человека и других живых существ достаточно чутко реагирует на малейшие изменения влажности. Для комфортного существования каждого организма необходимо определенное процентное соотношение водяного пара относительно максимально возможного значения, так что введение относительной величины упростило многие расчеты для ученых.
Для определения относительной влажности необходимо учитывать плотность насыщенного водяного пара. Но как ее найти? Без паники!
Плотность и давление насыщенного пара зависят от температуры. Эти соотношения уже рассчитаны учеными, так что мы можем воспользоваться плодами их труда: для нашего удобства в конце учебника по физике и в интернете даны соответствующие таблицы.
Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры
|
Температура, °C |
Давление, мм рт. ст. |
Плотность пара, г/см3 |
|---|---|---|
|
−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 |
Таким образом, эта таблица еще раз доказывает, что:
- процесс испарения возможен при любой температуре;
- с ростом температуры увеличиваются плотность и давление насыщенного пара.
Нужно ли всегда рассчитывать влажность с помощью формул? Только представьте: в бассейн вы берете с собой не только плавательный костюм и шапочку, но еще и ручку, блокнот, калькулятор, учебник по физике.
Звучит странно, не правда ли? Как тогда узнать, какая влажность воздуха в бассейне?
Все просто: с помощью измерительных приборов.
Приборы для измерения влажности
Основные приборы для измерения влажности — психрометрический, волосяной и конденсационный гигрометры. Давайте познакомимся со всеми по порядку.
Психрометрический гигрометр
В устройство психрометрического гигрометра входят два обыкновенных термометра: сухой и влажный (его конец обмотан тканью, опущенной в воду). Градусники дают разные показания: по этой разности температур с помощью специальных таблиц и определяют влажность воздуха.
Составим алгоритм работы с психрометрическим гигрометром (психрометром):
-
Зафиксировать показания сухого и влажного термометров.
-
Найти разницу их значений.
-
Сопоставить пункты 1 и 2 с помощью психрометрической таблицы.
Давайте закрепим полученные знания на задаче.
Предположим, сухой термометр зафиксировал температуру, равную 22 °С, а влажный — температуру, равную 19 °С. Чему будет равна влажность воздуха?
Решение.
Рассчитаем разницу значений температур: 22 − 19 = 3.
Найдем в таблице столбец со значением температуры по сухому термометру и сопоставим ее с разницей показаний. Влажность воздуха будет равна 76%.
Ответ: влажность воздуха равна 76%.
Волосяной гигрометр
С волосяным гигрометром дела обстоят куда проще. Его действие основано на способности волоса увеличивать свою длину при росте влажности воздуха (думаем, многие из вас сталкивались с проблемой испорченной прически в особенно пасмурные дни). Вследствие изменения длины волоса стрелка перемещается, указывая на соответствующее значение относительной влажности на круговой шкале.
Конденсационный гигрометр
С помощью конденсационного гигрометра можно определить относительную влажность воздуха по точке росы.
Готовы предположить, что сейчас вы напряглись, так как появилась новая непонятная физическая величина. Уверяем вас, в ней нет ничего сложного.
Точка росы — это температура воздуха, при которой содержащийся в нем пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу.
Для определения этой точки также существует таблица. Обещаем, последняя на сегодня.
Как пользоваться этой таблицей?
Первое, что нам нужно узнать, — это значение начальной температуры воздуха и его относительную влажность. Допустим, мы взяли воздух при температуре 20 °С и влажности 65%. До какой температуры необходимо охладить его, чтобы водяной пар начал конденсироваться? Сопоставим данные значения по таблице: им будет соответствовать 13,2 °С.
Но вернемся к конденсационному гигрометру. Почему он так называется? Дело в том, что его действие основано на измерении количества конденсата, который скапливается на стеклянных поверхностях. Встроенный термометр измеряет значение температуры этой жидкости, что трансформируется внутри прибора в значения относительной влажности.
Гигрометр такого типа считается высокоточным прибором. Его используют для получения информации о микроклимате в помещении.
Зачем измерять влажность воздуха
Возможно, вы немного устали, и это абсолютно нормально. Понятие влажности связано с большим количеством определений, формул и таблиц. Возможно, у вас даже возник вопрос: «А так ли важно измерять влажность?» Попробуйте сами на него ответить.
Мы уже упоминали о чувствительности организмов к изменениям этого показателя. Среднестатистический человек чувствует себя комфортно при уровне относительной влажности около 40–60%, но для людей, страдающих от астмы и других заболеваний, эти показатели могут меняться.
Для тропических растений необходимо поддерживать высокие показатели влажности, для пустынных же это будут невыносимые условия.
Не только живые организмы, но и техника зависит от содержания влаги в воздухе: большая концентрация может привести к коррозии и поломкам.
Как мы видим, многое в жизни человека зависит от понимания физических процессов и явлений. Как говорится, знание — сила, а еще комфорт, здоровье и благополучие. Хотите узнать больше? Тогда ждем вас на курсах подготовки к ЕГЭ по физике в онлайн-школе Skysmart — там вы узнаете не только все нюансы сдачи экзамена, но и много интересного об окружающем вас мире и его закономерностях.
Download Article
Download Article
Relative humidity, the amount of moisture in the air relative to the amount of moisture the air can hold, is an important measurement for understanding the weather. Humidity can be taken with a hygrometer or another specialized device, but it can also be calculated if you know the air temperature, the dew point, and a few simple and standard equations.[1]
If you’re looking for a more hands-on method, you can build a sling psychrometer, an instrument that can measure relative humidity, with some cheap supplies and simple tools.
-
1
Convert the air temperature and dew-point temperature to Celsius. To convert Fahrenheit to Celsius, subtract 32 from the Fahrenheit temperature. Then divide this number by the fraction 5/9. The formula should look like this:[2]
-
= Celsius temperature, = Fahrenheit temperature, = Air temperature ,and = Dew point temperature
- For example, if the temperature is 100°F, you would first subtract 32 from 100, which would give you 68. Then, you would multiply 68 by 5/9, which would give you the temperature of 37.778°C.
- If you live outside the United States and use the Celsius scale, you can, of course, skip this step.
- You can also use online temperature converters to simplify this step.
-
2
Calculate the saturated vapor pressure with a formula. After converting the air temperature to Celsius, you need to find out the saturated vapor pressure, or the maximum amount of water vapor the air at that temperature can hold. You can use this formula to calculate the saturated vapor pressure:[3]
Advertisement
-
3
Find the actual vapor pressure with the same formula. You can use the same formula to find the actual vapor pressure. All you have to do is substitute the dew point for the air temperature in the formula.[4]
-
4
Calculate the relative humidity. Now that you have the saturated vapor pressure and the actual vapor pressure, you can find the relative humidity. Just divide the actual vapor pressure by the saturated vapor pressure and multiply that number by 100. You can use this equation:[6]
-
5
Use an online relative humidity calculator for speed and convenience. If math is not your forte, there are several online calculators you can use to calculate relative humidity. Just punch in the temperature and dew point, and you can find out what the relative humidity is in a fraction of a second.[7]
- The National Weather Service’s relative humidity calculator is one you can use: https://www.wpc.ncep.noaa.gov/html/dewrh.shtml
Advertisement
-
1
Buy two identical plastic student thermometers. A plastic student thermometer is a cheap tube thermometer affixed on a white plastic backing. They are typically around 2 inches (5.1 cm) wide and 6 inches (15 cm) long, and have a hole through the top of the plastic backing and a bulb at the bottom of the tube. The thermometers should also be mercury-free.[8]
- You should be able to find plastic student thermometers at most office supply stores and some major retailers.
-
2
Soak a small piece of white, porous cloth in water. Start making your psychrometer by soaking a cloth in water. The cloth should be about 2 inches (5.1 cm) long.[9]
- A section of hollow shoelace, for example, would work. Simply slit the shoelace down the middle to create a single layer of cloth.
-
3
Wrap the cloth around the bulb of one of the thermometers. Use a rubber band or piece of string to secure the wet cloth against the bulb of the thermometer, which is the bottommost part of the thermometer. This thermometer will be your wet-bulb thermometer.[10]
- The thermometer without a wet cloth will be your dry-bulb thermometer.
-
4
Put a washer and thermometer onto a 2 in (5.1 cm) metal screw. First slide the washer onto the screw. Then put the screw through the hole of one of your two thermometers. It doesn’t matter which thermometer you first put on the screw.[11]
-
5
Put a plastic spacer, thermometer, and washer onto the same screw. After the washer and thermometer are on the screw, cut a 0.5 in (1.3 cm) section of a plastic straw, and slide it on. Then add the other thermometer and another washer.[12]
- You can use another type of plastic spacer if it’s about the same size.
-
6
Tighten the screw into a 6 in (15 cm) long wooden dowel. Use a screwdriver to fix the screw into the dowel. Tighten the screw just enough so that it is secure. Be sure to leave plenty of room for the two thermometers to swing.[13]
-
7
Swing the thermometers for 10 to 20 seconds. Hold the dowel out from your body and spin it so that the two thermometers whirl around the screw. As you swing the thermometers, water will evaporate from the wet cloth you attached to your wet-bulb thermometer. This evaporation will cool the bulb and lower the temperature recorded on the wet-bulb thermometer.[14]
- Be sure to wear safety glasses during this step.
-
8
Record temperatures from the two thermometers. After whirling the thermometers for 10 to 20 seconds, stop and look at the temperatures displayed on the thermometers. Write down the temperatures in a notebook.[15]
- Read the temperature from the wet-bulb thermometer first for an accurate reading.
- Mark down which temperature reading is from the wet-bulb thermometer and which is from the dry-bulb thermometer.
-
9
Subtract the wet-bulb temperature from the dry-bulb temperature. Because of evaporation, the temperature on the wet-bulb thermometer will be lower than the temperature on the dry-bulb thermometer. The drier the air, the lower the wet-bulb temperature will be relative to the dry-bulb temperature.[16]
- Whirling the thermometer causes moisture from the wet cloth to evaporate. The process of evaporation removes heat from the environment, leading to a lower temperature reading on the wet-bulb thermometer.
- More evaporation takes place when the air is dry because dry air has a higher capacity than moist air to absorb additional moisture.
-
10
Consult a relative humidity chart or table. From these readings, you can figure out the relative humidity. Just find where the dry-bulb temperature and the difference between the wet- and dry-bulb readings intersect on the chart. You can find a decent relative humidity chart at the following link: https://www.iowadot.gov/erl/archiveoct2011/IM/content/382.pdf
- While this method will not give you a 100% accurate reading of relative humidity, it will give you an approximate measurement of how much water vapor there is in the air.
Advertisement
Add New Question
-
Question
If it is raining heavy (like in the outer parts of a hurricane), shouldn’t the humidity level be 100%?
Not necessarily. The presence of lots of rain doesn’t tell us for sure what the humidity is. Humidity refers to the air’s water content, which is sometimes invisible.
-
Question
What is the ideal humidity on a gauge?
You will have to use a thermo and calculator and follow the steps. First measure the temperature, then wind pressure, and then divide them.
-
Question
Is there any particular name for that temperature difference between wet and dry bulbs?
The difference between dry bulb and wet bulb temperature is called wet bulb depression. Likewise the difference between temperature and dewpoint is referred to as the dewpoint depression.
See more answers
Ask a Question
200 characters left
Include your email address to get a message when this question is answered.
Submit
Advertisement
Video
Thanks for submitting a tip for review!
References
About This Article
Article SummaryX
You can calculate the relative humidity, or the amount of moisture in the air, if you know the air temperature and dew point. While you can use complicated mathematical equations, if math is not your forte then simply look up a relative humidity calculator online. Just punch in the temperature and dew point, and you can find out the relative humidity in a fraction of a second. To learn how to find relative humidity with a sling psychrometer, keep reading!
Did this summary help you?
Thanks to all authors for creating a page that has been read 374,936 times.
Did this article help you?
Чтобы понять, что такое влажность, нужно рассмотреть ее основные составляющие:
- абсолютная влажность;
- относительная влажность.
Абсолютная влажность представляет собой количество влаги, содержащейся определенном объеме воздуха. Измерять влажность принято в г/м3. Измерить и рассчитать абсолютную влажность можно с помощью психрометра Августа. Для определения количества водяного пара в единице воздуха можно воспользоваться также аспирационным психрометром Ассмана.
Что такое относительная влажность? Само ее название говорит о том, что это какое-то отношение. Остается понять, что это за отношение, чего и к чему? Для того чтобы рассчитать относительную влажность воздуха, нужно фактическое количество водяного пара, находящегося в данный момент в воздухе, разделить на максимально возможную влажность при этой же температуре, пока не началась конденсация влаги. Соотношение будет представлять собой следующую формулу:
RH (относительная влажность) = АВ (абсолютная влажность) / МВВ (максимально возможная влажность) х 100%.
КАК НАЙТИ ОТНОСИТЕЛЬНУЮ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
Если приобрести специальные приборы, электронные или механические, то определение относительной влажности происходит без участия человека. Приборы сами показывают какая относительная влажность в данный момент в помещении. Такие приборы носят название гигрометров.
Если же нет возможности такие устройства приобрести, или их просто в данный момент нет под руками, а относительную влажность нужно измерить, то сделать это можно с помощью двух термометров и психрометрической таблицы.
Можно прикрепить на дощечку два термометра. Один будет обычно измерять температуру, а у второго головку со ртутью надо обернуть мокрой тканью, ватой, марлей, он будет измерять влажную температуру. Затем производится замер показаний обоих термометров. По психрометрической таблице на пересечении температур сухого и влажного термометров, будет находиться искомая относительная влажность. А сам такой прибор, которым измеряли разные температуры, называется психрометр.
ПСИХОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ВЛАЖНОСТИ
| Показания сухого термометра |
Разность показаний сухого и влажного термометров | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 0 | 100 | 81 | 63 | 45 | 28 | 11 | — | — | — | — | — |
| 1 | 100 | 83 | 65 | 48 | 32 | 16 | — | — | — | — | — |
| 2 | 100 | 84 | 68 | 51 | 35 | 20 | — | — | — | — | — |
| 3 | 100 | 84 | 69 | 54 | 39 | 24 | 10 | — | — | — | — |
| 4 | 100 | 85 | 70 | 56 | 42 | 28 | 14 | — | — | — | — |
| 5 | 100 | 86 | 72 | 58 | 45 | 32 | 19 | 6 | — | — | — |
| 6 | 100 | 86 | 73 | 60 | 47 | 35 | 23 | 10 | — | — | — |
| 7 | 100 | 87 | 74 | 61 | 49 | 37 | 26 | 14 | — | — | — |
| 8 | 100 | 87 | 75 | 63 | 51 | 40 | 28 | 18 | 7 | — | — |
| 9 | 100 | 88 | 76 | 64 | 53 | 42 | 34 | 21 | 10 | — | — |
| 10 | 100 | 88 | 76 | 65 | 54 | 44 | 34 | 24 | 14 | 5 | — |
| 11 | 100 | 88 | 77 | 66 | 56 | 46 | 36 | 26 | 17 | 8 | — |
| 12 | 100 | 89 | 78 | 68 | 57 | 48 | 38 | 29 | 20 | 11 | — |
| 13 | 100 | 89 | 79 | 69 | 59 | 49 | 40 | 31 | 23 | 14 | 6 |
| 14 | 100 | 89 | 79 | 70 | 60 | 51 | 42 | 34 | 25 | 17 | 9 |
| 15 | 100 | 90 | 80 | 71 | 61 | 52 | 44 | 36 | 27 | 20 | 12 |
| 16 | 100 | 90 | 81 | 71 | 62 | 54 | 46 | 37 | 30 | 22 | 15 |
| 17 | 100 | 90 | 81 | 72 | 64 | 55 | 47 | 39 | 32 | 24 | 17 |
| 18 | 100 | 91 | 82 | 73 | 65 | 56 | 49 | 41 | 34 | 27 | 20 |
| 19 | 100 | 91 | 82 | 74 | 65 | 58 | 50 | 43 | 35 | 29 | 22 |
| 20 | 100 | 91 | 83 | 74 | 66 | 59 | 51 | 44 | 37 | 30 | 24 |
| 21 | 100 | 91 | 83 | 75 | 67 | 60 | 52 | 46 | 39 | 32 | 26 |
| 22 | 100 | 92 | 83 | 75 | 68 | 61 | 54 | 47 | 40 | 34 | 28 |
| 23 | 100 | 92 | 84 | 76 | 69 | 61 | 55 | 48 | 42 | 36 | 30 |
| 24 | 100 | 92 | 84 | 77 | 69 | 62 | 56 | 49 | 43 | 37 | 31 |
| 25 | 100 | 92 | 84 | 77 | 70 | 63 | 57 | 50 | 44 | 38 | 33 |
| 26 | 100 | 92 | 85 | 78 | 71 | 64 | 58 | 51 | 46 | 40 | 34 |
| 27 | 100 | 92 | 85 | 78 | 71 | 65 | 59 | 52 | 47 | 41 | 36 |
| 28 | 100 | 93 | 85 | 78 | 72 | 65 | 59 | 53 | 48 | 42 | 37 |
| 29 | 100 | 93 | 85 | 79 | 72 | 66 | 60 | 54 | 49 | 43 | 38 |
| 30 | 100 | 93 | 86 | 79 | 73 | 67 | 61 | 55 | 50 | 44 | 39 |
Приборы для измерения влажности воздуха
- Дом
- увлажнение
0 8601
Опубликовано: 05.06.2019Обновлено: 01.12.2022
Одним из ключевых показателей микроклимата в помещении является уровень влажности. Чтобы не допустить отклонения этого параметра от нормы (в большую или меньшую сторону), его необходимо регулярно контролировать. Сегодня создан прибор, позволяющий организовать такое наблюдение — это гигрометр.
Из настоящего обзора Вы узнаете о важности контроля за уровнем влажности в доме, о видах гигрометров и правилах выбора подходящего прибора, а также способах нормализации микроклимата у себя дома.
Влажность: важный показатель микроклимата в помещении
Влажность воздуха — это показатель, который передает информацию об объеме водяных паров, присутствующих
в окружающей среде. В качестве единицы измерения здесь принято использовать проценты (%).
В течение года влажность в доме может существенно колебаться в большую или меньшую сторону.
Здесь играет роль большое количество факторов:
- время года;
- начало отопительного сезона;
- погодные условия;
-
отдельные обстоятельства жизнедеятельности человека
(например, сушка белья в доме, активное использование отопительных приборов и т.д.).
Несмотря на то, что этот показатель достаточно нестабильный и часто меняется, установлены его нормативные
значения. Нормой считается содержание водяных паров в соотношении 30-60%. Самый оптимальный вариант — 45%.
Именно такой микроклимат необходимо воссоздать в доме, тогда Вы и Ваши питомцы всегда будете хорошо себя
чувствовать, а предметы интерьера будут защищены от чрезмерной влаги или наоборот сухого воздуха.
Почему важно измерять уровень влажности в квартире?
На человеке, домашних животных, мебели и вещах одинаково негативно сказывается,
как высокая влага, так и чрезмерно сухой воздух.
В первом случае неизбежно возникают следующие отрицательные последствия:
-
ухудшение общего самочувствия (появляется слабость в теле, могут обостриться сердечно-сосудистые болезни,
у астматиков повышенная влага может спровоцировать наступление приступа); - в доме появляется плесень, которая начинает неконтролируемо разрастаться;
- из-за сильной влажности портится мебель, вещи, появляется неприятный прелый запах.
Засушливый воздух также негативно влияет на микроклимат в доме. В таких условиях человек становится более уязвим
перед вирусами и бактериями, затрудняется дыхание, снижается работоспособность, могут усилиться головные боли и
появиться аллергические реакции.
Под действием сухого воздуха также начинают погибать комнатные растения, мебель рассыхается, портятся отделочные
материалы и изделия из натурального дерева.
Из приведенной выше информации очевидно, что измерение влажности воздуха это важное условие создания
благоприятного микроклимата в доме или квартире.
Как можно проверить влажность воздуха в помещении?
Сегодня придумано достаточно много разных способов, позволяющих определить уровень влажности в помещении. Все эти
методы можно разделить на две категории:
-
Аппаратное измерение — это наиболее точный способ замера уровня водяных паров в воздухе. В этом случае
влажность измеряется при помощи специального прибора. Это гигрометр.
Далее по тексту мы подробно разберем, что такое гигрометр, каких бывает видов и какой выбрать. -
Применение подручных средств — такие методы не дают точные цифры, однако при помощи них можно узнать,
что преобладает в помещении: сухой воздух или лишняя влага.
Например, в качестве альтернативного способа измерения влажности в помещении можно использовать стакан с водой,
предварительно остудив его в холодильнике до +5 градусов. Затем его нужно достать и оставить в комнате
на 10 минут. Если по истечении этого времени вода высохнет, то можно сделать вывод о низком уровне влажности.
Гигрометр: виды, принцип работы
Чтобы достоверно узнать, соответствует ли влажность в вашем доме нормативным значениям, достаточно приобрести
специальный прибор. Он быстро и точно покажет, как обстоят дела с этим показателем. Речь идет о гигрометре.
Гигрометр — это измерительный прибор, при помощи которого определяется объем водяного пара в воздухе. Принцип работы
этого оборудования зависит от его вида.
Рассмотрим основные модели гигрометров:
-
Волосной — в таком приборе используется свойство натурального человеческого волоса изменять свою длину
в зависимости от уровня влажности. Результаты отражаются через специальный экран, где есть шкала и стрелка.
Волосной гигрометр может показать значения в диапазоне 30-100%.
-
Пленочный — в основе этого механизма мембрана из органической пленки, которая также имеет свойство менять
свой размер в зависимости от уровня влаги. Стрелка показывает влажность, двигаясь по шкале значений. -
Весовой — такой гигрометр дает возможность получить максимально точные данные. Однако в домашних условиях
он обычно не используется. Данный прибор более востребован в лабораториях.
Принцип работы весового гигрометра заключается в использовании специальных составов, способных полностью
поглощать влагу из окружающей среды (хлорид кальция, перхлорат магния). Через эту систему прогоняется
определенное количество воздуха. Выводы об уровне влажности делаются на основе двух
показателей: объем прокачанного воздуха и масса системы (после замеров). -
Конденсационный — в этом приборе уровень влажности вычисляется по точке росы, которую определяют
при помощи охлаждаемого металлического зеркальца. -
Психометрический — такой прибор также называют психрометром. Измерения здесь производятся
за счет взаимодействия “сухого” и “влажного” градусника. Один из существенных минусов такой модели заключается
в том, что здесь сразу не отражается уровень влажности. Его нужно дополнительно рассчитать, воспользовавшись
специальной таблицей (идет вместе с психрометром).
-
Электронный — это более современная и удобная модель гигрометров. Она получила второе название
“домашняя цифровая метеостанция”. Могут быть электрические или на батарейках.
Результаты измерений выводятся на дисплей.
Как видно, приборов, которыми измеряют влажность, достаточно много. Однако в быту самыми удобными считаются
цифровые модели гигрометров. Они также могут отличаться друг от друга по техническим характеристикам
и набору опций. Ниже мы предлагаем обсудить ключевые параметры, на которые следует обратить внимание
при выборе такого оборудования.
Важные параметры при выборе гигрометра
Чтобы не запутаться во всем многообразии гигрометров, при покупке этого устройства обращать внимание следует на
такие важные параметры:
-
скорость получения результатов — с этой точки зрения наиболее оптимальным вариантом будет покупка цифровой
модели. В этом случае Вам не придется делать какие-либо дополнительные замеры и расчеты; - коэффициент погрешности показаний — чем он меньше, тем точнее данные;
-
помещение, для которого приобретается гигрометр — если это баня или сауна, то прибор должен иметь
высокий порог нагрева (не менее 120 градусов); -
дополнительные опции — помимо измерителя влажности, в данный прибор могут быть встроены
и другие удобные функции (термометр, часы, будильник, календарь и т.д.).
Также перед покупкой гигрометра не лишним будет почитать отзывы других пользователей и проконсультироваться с
продавцом.
Как регулировать влажность в помещении: полезные советы
Если гигрометр показал отклонение уровня влажности от установленного нормативного значения, то этот показатель
необходимо корректировать в меньшую или большую стороны. Конкретные меры будут зависеть от того, какой в доме
установился микроклимат: засушливый или наоборот чрезмерно влажный.
Если очень сухо
Самый быстрый и работающий способ справиться с сухим воздухом в доме — приобрести увлажнитель.
Принцип работы этого прибора заключается в распылении микрочастиц воды в окружающее пространство.
Параллельно можно предпринять следующие меры:
-
старайтесь почаще проветривать помещение — особенно это актуально во время отопительного сезона.
Проветривание не только повысит уровень влажности воздуха в комнате, но и снизит концентрацию СО2.
Если вы боитесь сквозняков и морозного воздуха зимой, то можно приобрести систему
приточной вентиляции — бризер.
Это устройство обеспечит постоянный приток свежего воздуха в комнату без открытых окон; -
постарайтесь почаще делать дома влажную уборку, включающую мытье полов и протирание
всех поверхностей влажной тканью; -
избавьтесь от источников сильного жара. Например, если у вас в доме автономное отопление,
то имеет смысл сделать его тише. Это же правило касается электрокаминов и других отопительных приборов; -
можно купить домой большой аквариум с рыбками. С одной стороны он будет выделять дополнительную влагу,
а с другой — украшать Ваше жилье и успокаивать после долгого рабочего дня.
Влага преобладает
По сравнению с сухостью воздуха, сложнее бороться с высоким уровнем влажности. Особенно, если причина связана
с ошибками, допущенными при строительстве. В этом случае кардинально решить проблему позволит только качественное
утепление наружных стен.
В качестве дополнительных мер борьбы с влагой в доме можно перечислить следующие:
-
обязательно проветривайте комнаты. Особенно во время приготовления пищи или водных процедур, когда влажность в
ванной комнате может достигать 100%; -
старайтесь не сушить белье в доме. Предпочтительнее развесить вещи на балконе или на улице (если живете в
частном доме); -
на кухне следует установить качественную мощную вытяжку, так как во время приготовления еды, в окружающую среду
также выделяется большое количество влаги; - в холодное время года необходимо позаботиться о достаточном отоплении всех помещений.
Мы пришли к выводу, что гигрометр это полезное приобретение, которое поможет создать благоприятный
микроклимат в комнате. Достаточно периодически делать замеры и корректировать уровень влажности по мере
необходимости. В этом случае Вы всегда будете чувствовать себя превосходно!
Содержание:
Влажность воздуха:
В ежедневных сводках погоды наряду со значениями температуры воздуха и атмосферного давления, как правило, называют значение относительной влажности воздуха. Почему влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека?
Влажность воздуха
Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются его абсолютная и относительная влажности.
Абсолютная влажность 
Обычно абсолютную влажность выражают в граммах на кубический метр 
Поскольку атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов (азот, кислород, углекислый газ и др.) и водяного пара, то атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонентов сухого воздуха и водяного пара. Используя уравнение Клапейрона—Менделеева, плотность пара можно определить через его парциальное давление 
где 
— молярная масса воды; Т — температура воздуха.
Зная только плотность 
пара, нельзя судить о степени влажности воздуха. Ведь при одном и том же значении плотности пар может быть как близок к насыщению, так и далёк от него. Оказывается, чем ниже температура, тем ближе пар к насыщению. А ведь именно от этого зависит интенсивность испарения воды п потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят вторую характеристику влажности воздуха — относительную влажность, которая показывает, насколько водяной пар при данной температуре далёк от насыщения.
Относительная влажность 
воздуха — физическая величина, равная отношению абсолютной влажности 
к плотности 
насыщенного водяного пара при данной температуре.
Обычно относительную влажность выражают в процентах:
Чем ниже относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода. При относительной влажности воздуха 
водяной пар становится насыщенным и оказывается в динамическом равновесии со своей жидкостью. В этом случае процессы испарения и конденсации идут с одинаковой скоростью.
Поскольку плотность пара и его парциальное давление связаны соотношением (10.1), то относительную влажность можно определить как отношение парциального давления 
водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, к давлению 
насыщенного пара при той же температуре:
Таким образом, относительная влажность зависит не только от абсолютной влажности, но и от температуры воздуха.
Значения давления 
и плотности 
насыщенного водяного пара при различных температурах приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Давление и плотность насыщенного водяного пара
Когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при той же температуре, говорят, что воздух насыщен водяными парами. Если же плотность водяного пара превышает плотность насыщенного пара, то пар в воздухе считают пересыщенным. Такое состояние является неустойчивым и заканчивается конденсацией.
Давление насыщенного пара уменьшается при понижении температуры (см. табл. 1). Из формулы (10.3) следует, что при одном и том же давлении 
водяного пара относительная влажность тем выше, чем ниже температура, и при некотором её значении может стать равной 100 %.
Температуру, при которой водяной пар в результате изобарного охлаждения становится насыщенным, называют точкой росы.
При понижении температуры ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Например, днём температура воздуха была 
а плотность водяного пара 
Ночью температура понизилась до 
При этой температуре плотность насыщенного водяного пара 
Значит, избыток пара сконденсировался и выпал в виде росы. Этот процесс является причиной образования тумана (в воздухе всегда есть пылинки, которые являются центрами конденсации), облаков и дождя. В технике конденсация обычно осуществляется на охлаждаемых поверхностях.
Если относительная влажность меньше 100 %, то точка росы всегда ниже температуры воздуха и тем ниже, чем меньше относительная влажность.
Приборы для измерения влажности
Относительную влажность воздуха обычно измеряют психрометром, состоящим из двух термометров — сухого и влажного (рис. 61). Сухой термометр показывает температуру воздуха.
Резервуар влажного термометра обёрнут тканью, смачиваемой водой. Вода с ткани испаряется, охлаждая при этом термометр. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода и тем сильнее охлаждается влажный термометр. И наоборот — при большой относительной влажности воздуха влажный термометр охлаждается незначительно.
При 100 %-ной относительной влажности вода и её пар находятся в динамическом равновесии и показания обоих термометров совпадают.
Зная показания сухого и влажного термометров, относительную влажность воздуха определяют, используя специальную таблицу, называемую психрометрической (табл. 2).
Таблица 2 — Психрометрическая таблица
Живые организмы и растения весьма восприимчивы к относительной влажности воздуха. При температуре 20—25 °С наиболее благоприятная для человека относительная влажность составляет 40—60 %.
При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи затрудняется, что приводит к нарушению важнейших биологических механизмов регулирования температуры тела.
При низкой влажности происходит интенсивное испарение с поверхности тела и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, лёгких, что приводит к ухудшению самочувствия. При низкой влажности в воздухе дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, что также небезопасно для человека. В случае низкой влажности воздуха интенсивность испарения с листьев увеличивается, и при малом запасе влаги в почве они быстро вянут и засыхают.
Влажность воздуха необходимо учитывать и в различных технологических процессах, таких, например, как сушка и хранение готовых изделий. Стальные изделия при высокой влажности быстро ржавеют. Сохранение произведений искусства и книг также требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Большое значение имеет влажность в метеорологии для предсказания погоды. Если воздух у поверхности Земли охлаждается ниже точки росы, то могут образовываться туман, роса или иней.
Пример решения задачи
Температура воздуха в комнате 
а его относительная влажность 
На улице температура и относительная влажность воздуха 
соответственно. Каким будет направление движения водяных паров, если открыть форточку: с улицы в комнату пли из комнаты на улицу?
Решение. При температуре воздуха 
давление насыщенных паров 
а при температуре 
(см. таблицу 1 § 10). Тогда давление водяного пара в комнате
а на улице
следовательно, пар выходит из комнаты на улицу.
Ответ: пар выходит из комнаты на улицу.
Пример №2
Вечером при температуре 
относительная влажность воздуха 
Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 
Решение. Для того чтобы узнать, выпадет ли роса при понижении температуры воздуха до 
необходимо сравнить плотность (давление) насыщенного пара при этой температуре с плотностью (парциальным давлением) пара при температуре 
При температуре 
плотность насыщенного водяного пара
(см. таблицу 1 $10). Плотность водяного пара, содержащегося в воздухе при температуре 
можно определить, воспользовавшись формулой
где 
(см. таблицу 1 §10):
Поскольку 
то имеющегося в воздухе количества водяного пара недостаточно для насыщения, роса не выпадет.
Ответ: роса не выпадет.
Влажность воздуха и точка росы
Влажный воздух — это воздух, в составе которого имеется водяной пар. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются абсолютная и относительная влажность.
Абсолютная влажность — это физическая величина, равная плотности водяного пара в воздухе в данных условиях.
Абсолютную влажность (плотность водяного пара в воздухе) можно выразить через парциальное давление водяного пара на основании уравнения Менделеева-Клапейрона:
Где
— плотность водяного пара в воздухе — абсолютная влажность, 
— молярная масса воды, 
— температура воздуха, 
— парциальное давление пара, 
— универсальная газовая постоянная. Обычно абсолютная влажность измеряется в 
Однако невозможно определить, в каком состоянии находится пар, насколько он отличается от насыщенного состояния, зная только плотность и парциальное давление водяного пара при данных условиях. Поэтому была введена вторая характеристика степени увлажнения воздуха — относительная влажность.
Относительная влажность — это физическая величина, равная отношению абсолютной влажности воздуха при данной температуре к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре. Относительная влажность выражается в процентах:
Где 
— плотность насыщенного водяного пара в воздухе, 
— относительная влажность воздуха.
Ссылаясь на связь плотности водяного пара в воздухе с его парциальным давлением, из равенства (6.33) относительную влажность можно выразить через давление:
Относительная влажность равна отношению парциального давления водяного пара в воздухе при данной температуре к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре:
Таким образом, относительная влажность определяется не только абсолютной влажностью, но и температурой воздуха. Относительная влажность воздуха измеряется с помощью психрометра и гигрометра.
Если парциальное давление водяного пара в воздухе при данной температуре будет равно давлению насыщенного пара при той же температуре, то состояние водяного пара в воздухе будет насыщенным. Если плотность водяного пара в воздухе при данной температуре больше плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, то в этом случае говорят, что водяной пар в воздухе находится в перенасыщенном состоянии. Такое состояние приводит к конденсации пара.
Температура, при которой в результате изобарного охлаждения водяной пар в воздухе превращается в насыщенный, называется точкой росы. При падении температуры воздуха ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Например, предположим, что температура воздуха днем 
а плотность водяного пара в воздухе составляет 
Ночью же температура воздуха 
плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре 
Значит, излишки пара конденсируются, то есть выпадает роса. Этот процесс является причиной возникновения тумана, облаков и дождей.
Определение влажности воздуха
Известно, что человек примерно на 70 % состоит из воды, при этом не все догадываются, что в жизни человека значительную роль играет уровень влажности атмосферы. однако мы интуитивно чувствуем, что обычно влажный воздух полезен для здоровья, поэтому стремимся отдыхать на берегу моря, реки, озера. Выясним, от каких факторов зависит влажность воздуха и как ее можно изменить.
Что такое влажность воздуха
Воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара. Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность 
— физическая величина, которая характеризует содержание водяного пара в воздухе и численно равна массе водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха:
Единица абсолютной влажности в СИ — килограмм на метр кубический:
Обычно абсолютную влажность приводят в г/м3. В экваториальных широтах она может достигать 30 г/м3, к полюсам Земли снижается до 0,1 г/м3.
Таблица 1
Давление и плотность насыщенного водяного пара
 |
||
| 0 | 0,61 | 4,8 |
| 2 | 0,71 | 5,6 |
| 4 | 0,81 | 6,4 |
| 6 | 0,93 | 7,3 |
| 8 | 1,07 | 8,3 |
| 10 | 1,23 | 9,4 |
| 12 | 1,40 | 10,7 |
| 14 | 1,60 | 12,1 |
| 16 | 1,81 | 13,6 |
| 18 | 2,07 | 15,4 |
| 20 | 2,33 | 17,3 |
| 22 | 2,64 | 19,4 |
| 24 | 2,99 | 21,8 |
| 26 | 3,36 | 24,4 |
| 28 | 3,79 | 27,2 |
| 30 | 4,24 30,3 | 30,3 |
Относительная влажность ϕ — физическая величина, которая показывает, насколько водяной пар близок к насыщению, и равна выраженному в процентах отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:
Плотность насыщенного водяного пара (
) при данной температуре — величина постоянная, поэтому ее заносят в таблицы (табл. 1) или представляют в виде графиков (рис. 32.1). Обратите внимание на два момента.
- По температуре и относительной влажности легко определить абсолютную влажность и массу водяного пара в воздухе: Например, измерения показали, что в комнате объемом 180 м3 при температуре 22 °С = 50 %. В табл. 1 находим: (22 °C) , =19 4 г/м3. Тогда:
- Плотность водяного пара прямо пропорциональна его парциальному давлению и концентрации молекул пара , поэтому относительную влажность воздуха можно найти из соотношений:
Например, измерения показали, что в комнате объемом 180 м3 при температуре 22 °С 
= 50 %. В табл. 1 находим: 
(22 °C) , =19 4 г/м3. Тогда: 
и концентрации 
молекул пара 
, поэтому относительную влажность воздуха можно найти из соотношений: 
Точка росы
Анализ графика на рис. 32.1, а показывает, что относительную влажность можно увеличить, увеличив абсолютную влажность, то есть увеличив массу водяного пара в воздухе. Если на кухне долго кипятить воду, то относительная влажность может достигнуть 100 % (точка С графика), а кафель покроется влагой. Относительная влажность также увеличится, если уменьшить температуру воздуха (рис. 32.1, б). При температуре 
(в точке В) пар становится насыщенным (относительная влажность достигает 100 %). В дальнейшем даже незначительное уменьшение температуры приведет к тому, что избыточный водяной пар будет конденсироваться и выпадать в виде росы или тумана. Так под утро, когда температура воздуха резко уменьшается, на траве выпадает роса, а над поверхностью водоемов появляется туман.
Температуру, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называют точкой росы 
.
Рис. 32.1. Графики зависимости 
— плотности насыщенного водяного пара от температуры; — абсолютная влажность
Зная точку росы, можно определить абсолютную и относительную влажности. Например, температура в комнате 24 °С, а стенки сосуда с водой покрываются влагой при температуре воды 16 °С, то есть при этой температуре пар становится насыщенным (t=). Это означает, что 
(см. табл. 1). Поскольку 
.
Как измерить влажность воздуха
Приборы для прямого измерения влажности воздуха называют гигрометрами. Наиболее часто употребляемые виды гигрометров — волосяной (волосной) и психрометрический. Принцип действия волосяного гигрометра (рис. 32.2) базируется на свойстве обезжиренного волоса увеличивать свою длину с увеличением влажности воздуха. Зимой волосяной гигрометр является основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещений. Чаще всего используют гигрометр психрометрический — психрометр.
Его действие основано на двух фактах: 1) скорость испарения жидкости тем выше, чем ниже относительная влажность воздуха; 2) жидкость при испарении охлаждается. Психрометр состоит из двух термометров — сухого измеряющего температуру окружающей среды, и влажного — его колба обернута тканью, конец которой опущен в сосуд с водой (рис. 32.3). Вода из ткани испаряется, и влажный термометр показывает более низкую температуру, чем сухой. Чем ниже относительная влажность, тем быстрее испаряется жидкость и тем больше разница показаний сухого и влажного термометров. Относительную влажность определяют с помощью психрометрической таблицы (табл. 2). Например, сухой термометр показывает 15 °С, а влажный 10 °С; разность температур ∆ =t 5 C° . Из табл. 2 видим, что ϕ = 52 %.
Таблица 2
Психрометрическая таблица
Почему нужно следить за влажностью воздуха
Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности 50– 65 %. Для его здоровья вредны как чрезмерно сухой, так и очень влажный воздух. Избыточная влажность способствует размножению различных болезнетворных грибков. В сухом воздухе человек быстро утомляется, у него першит в горле, пересыхают губы, становится сухой кожа и т. п.
Если воздух слишком сухой, то пыль, не связанная влагой, летает по всему помещению, и это особенно опасно для людей, страдающих аллергией. Недостаточная влажность приводит к гибели чувствительных к уровню влажности домашних растений; трещины на предметах из дерева, расстроенные музыкальные инструменты — тоже результат недостаточной влажности воздуха. Влажность воздуха важно учитывать в ткацком, кондитерском и других производствах; при хранении книг и картин; в лечении многих болезней и т. д.
Выводы:
Физические величины, характеризующие влажность воздуха
Абсолютная влажность — плотность водяного пара, содержащегося в воздухе:
Относительная влажность равна выраженному в процентах отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре: 
- Приборы для измерения влажности называют гигрометрами.
- Температуру, при которой относительная влажность воздуха достигает 100 %, то есть водяной пар в воздухе становится насыщенным, называют точкой росы.
- Нанотехнологии и наноматериалы
- Космология — основные понятия, формулы и определение
- Что изучает физика
- Как зарождалась физика
- Изопроцессы в физике
- Твердые тела и их свойства в физике
- Строение и свойства жидкостей в физике
- Испарение и конденсация в физике