Как найти абсолютную влажность насыщенного пара - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Как найти абсолютную влажность воздуха

Абсолютная влажность – эта масса водяного пара, которая находится в единице объема этого газа, проще говоря, это плотность водяного пара. В зависимости от температуры эта величина может меняться. Ее можно измерить, получив точку росы или рассчитать через относительную влажность.

Вам понадобится

— ртутный термометр;
— герметичный сосуд;
— таблица зависимости насыщенного водяного пара от температуры;
— психрометр.

Инструкция

Для непосредственного измерения влажности, отберите пробу воздуха в герметичный сосуд и начинайте охлаждать его. При определенной температуре на стенках сосуда появится роса (пар конденсируется), запишите значение температуры, при котором это произойдет. По специально таблице найдите плотность насыщенного пара при той температуре, что он конденсировался. Это и будет абсолютная влажность воздуха, проба которого отбиралась.

Возьмите чувствительный ртутный термометр, обмотайте пузырек с ртутью тканью. Снимите с него показания после того, как он придет в температурное равновесие с окружающим воздухом. По таблице определите плотность насыщенного пара при температуре, которую показывает термометр. Это и будет абсолютная влажность, но значение будет не очень точным.

Рассчитайте абсолютную влажность при известной относительной влажности. Эта величина измеряется в процентах и показывает, во сколько раз реальная плотность водяного пара в воздухе меньше насыщенного при данной температуре. Для определения абсолютной влажности измерьте температуру воздуха. Затем, по таблице плотности насыщенного пара найдите эту величину для измеренной температуры. Чтобы найти абсолютную влажность, относительную влажность φ умножьте на плотность насыщенного пара при данной температуре ρн и поделите на 100% (ρ= φ∙ ρн/100%).

Пример Относительная влажность при температуре 20ºС составляет 45%. Чтобы получить абсолютную влажность, найдите плотность насыщенного водяного пара при температуре 20 ºС, которую имеет воздух. Эта величина составляет 17,3 г/м³. После этого примените формулу для расчета абсолютной влажности ρ=45∙17,3/100=7,785 г/м³. Это и будет абсолютная влажность воздуха.

Полезный совет

Если относительная влажность воздуха неизвестна, измерьте ее при помощи специального прибора, который называется психрометр.

Источники:

абсолютная влажность воздуха

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

Влажность – один из основных параметров насыщенного пара. От степени этой характеристики зависят многие свойства этого типа пара, а также возможность обратного фазового перехода из газообразного в жидкое состояние.

В статье подробно описано, что такое влажность насыщенного пара, от чего она зависит, на какие другие параметры пара влияет. Также будет дана формула и примеры расчетов уровня влажности.

Содержание

Какова относительная влажность?
Чему равна степень сухости для влажного насыщенного пара?
Сравнение сухого и влажного НП
Таблица
Параметры
Объем
Как определить паросодержание в области?
- Формула и правила расчета
- Несколько примеров
Видео по теме статьи
Заключение

Какова относительная влажность?

Степень насыщения воздуха влагой зависит от температуры среды. Относительная влажность является разностью от степени насыщения, максимально возможной при актуальной температуре.

Простыми словами это объясняется так:

Абсолютная влажность при актуальной температуре является табличной величиной. Например, при температуре 100 градусов, степень насыщения равна 598 г/м3, что составляет 100% насыщения атмосферы при данной температуре.
Если относительная влажность при данной температуре равна 299 г/м3, то это значение составляет 50% насыщения при температуре 100 градусов, что указывает на дефицит насыщения.

Для определения точного значения влажности требуется вычислить актуальную величину относительно табличной и приравнять полученное значение к 100%, при данной температуре.

Чему равна степень сухости для влажного насыщенного пара?

Насыщенный влажный пар — это такой тип пара, который находится в термодинамическом равновесии с жидкостью из которой он образован. При этом условии, степень насыщения пара при температуре кипения равняется 100%.

Оперируя таблицей влажности, можно сделать вывод, что при температуре 100 градусов степень насыщения равна 598 г/м3.

Степень сухости насыщенного влажного пара указывает на разницу между состоянием насыщения, при температуре парообразования, и реальным процентным содержанием воды в паре. Данное значение обозначается буквой «x» и всегда равно 0 или больше 0.

Например, пар является сухим на 80%, это указывает на 20% содержание воды в данном газе. Коэффициент сухости пара может также указывать на состояние потери термодинамического равновесия.

Сравнение сухого и влажного НП

Сухой и влажный пар образуется из насыщенного в результате эффекта термодинамического равновесия.

Различия газов заключаются в их характеристиках:

во влажном паре 100% содержания воды при актуальной для текущего давления температуре парообразования;
влажный тип пара более плотный из-за содержания молекул воды;
энтальпия и энтропия влажного газа ниже, а значит требуется меньше тепловой энергии для его образования;
объем сухого пара выше, так как он содержит меньше молекул воды.

Температурные параметры паров также отличаются. Сухой пар, образованный до достижения термодинамического равновесия более холодный. Тот же тип пара, но образованный из влажного, путем перегрева, более горячий, так как его температура выше температуры парообразования.

Таблица

Ниже представлена таблица влажности водяного насыщенного пара по температуре и давлению:

Температура °С	Давление кПа	Влажность г/м3
0	0,6	4,8
10	1,2	9,4
20	2,3	17,3
30	4,2	30,3
40	7,3	51,2
50	12,3	83
60	20	130
70	31	198
80	47,3	293
90	70,1	423
100	101	598

Значения влажности являются установленными эталонными значениями при определенной температуре и давлении. Это таблица абсолютной влажности насыщенного пара при температуре парообразования.

Параметры

К основным параметрам влажного насыщенного пара относятся следующие характеристики:

Температура насыщения. Зависит от атмосферного давления, которое влияет на температуру парообразования.

При давлении 101 кПа температура парообразования составляет 100 градусов.
Давление. Влияет на уровень влажности. При давлении 101 кПа и температуре 100 градусов уровень влажности составляет 598 г/м3.
Коэффициент сухости. Указывает на процентное содержание воды в паре при заданном объеме и прямо указывает на дефицит увлажнения среды.
Величина удельного объема влажного пара составляет 1,45 м3 при давлении 1 Бар.
Энтальпия. Указывает на количество тепловой энергии, затрачиваемой на парообразование. Для влажного пара это значение составляет 605 ккал/кг при давлении 5 кг/см2.
Уровень влажности. Табличная величина, прямо зависящая от температуры и давления.

Параметры влажного насыщенного пара сильно зависимы от взаимодействия пара с внешней средой.

При условии образования в герметичном сосуде, насыщенный пар стабилен. Образуясь в открытой емкости, параметры могут меняться, при изменении скорости ветра, температуры стенок сосуда, скорости парообразования.

Объем

Объем влажного пара это произведение степени сухости и удельного объема сухого пара при актуальной температуре и давлении. Связано это с тем, что основной массой в данной смеси является сухой пар и некоторое количество жидкой взвеси воды.

Как определить паросодержание в области?

Рассмотрим, как рассчитать параметр.

Формула и правила расчета

Расчет влажности насыщенного пара проводится по следующей формуле:

Формула состоит из следующих значений:

« » — относительная влажность;
«p» — абсолютная влажность;
«po» — плотность пара;
«100%» — отношение к полному насыщению влагой.

По данной формуле рассчитывается относительная влажность водяного пара. Абсолютная влажность вычисляется по формуле:

Уравнение состоит из:

«pa» — абсолютная влажность;
«m» — масса вещества;
«v» — объем вещества.

Более громоздкие и сложные вычисления этого параметра делаются с учетом температур и разницы давления.

Несколько примеров

Задача:

Масса водяного пара 400 г.
Общий объем 500 м3.
Абсолютная влажность неизвестна.

Ответ: абсолютная влажность насыщенного пара массой 400 г и объемом 500 м3, составляет 0,0008 г/м3.

Задача:

Абсолютная влажность 500 г/м3.
Плотность пара 0,1 кг/м3.
Относительная влажность неизвестна.

Ответ: относительная влажность воздуха составляет 20 %, что указывает на состояние дефицита насыщения.

Видео по теме статьи

О влажности воздуха, насыщенном и ненасыщенном паре расскажет видео:

Заключение

Влажность насыщенного пара — важный параметр, который позволяет определить состояние среды, скорость парообразования относительно изменения температуры. Эти знания помогают узнать скорость испарения, зависимость испарения от резких изменений температуры.

Источник

Одним из параметров, характеризующих бинарную (двойную) систему, состоящую из воздуха водяного пара, является влажность. Влажность воздуха — характеристика содержания водяного пара в воздухе. Различают абсолютную влажность и относительную влажность.

Абсолютная влажность — параметр, характеризующий воздух, содержащий водяной пар, численно равный плотности водяных паров, содержащихся в воздухе. Обозначение — $displaystyle ^{3}$ , размерность — [кг/м $displaystyle ^{3}$ ]. Формульно:

$displaystyle f={{rho }_{p}}$ (1)

где

Работа с абсолютной влажностью, по сути, является работой с плотностью газа. Плотность легче всего искать через определение (2) и уравнение Менделеева-Клапейрона (3):

$displaystyle {{rho }_{p}}=frac{m}{V}$ (2)

где

displaystyle PV=nu RT (3)

где

Выделим из (2) массу ( $displaystyle nu =frac{m}{M}$ ) и воспользуемся определением химического количества вещества ( $displaystyle nu =frac{m}{M}$ ). Подставим это всё в (3):

$displaystyle PV=frac{{{rho }_{p}}V}{M}RTRightarrow$ $displaystyle P=frac{{{rho }_{p}}}{M}RTRightarrow$ $displaystyle {{rho }_{p}}=frac{PM}{RT}$ $displaystyle {{rho }_{p}}=frac{PM}{RT}$ (4)

Таким образом, уравнение (4) наиболее удобно для расчёта абсолютной влажности. Главное помнить, что все параметры, входящие в уравнение (3) и (4), — это параметры, характеризующие только жидкую часть газа (водяной пар в нём). Если температура и объём для пара совпадает с теми же параметрами для воздуха, то давление пара и давление воздуха, в общем случае, различны. Для работы с ними используется закон Дальтона в частном виде:

$displaystyle {{P}_{o}}={{P}_{p}}+{{P}_{a}}$ (5)

где

Относительная влажность — параметр, характеризующий воздух, содержащий водяной пар, численно равный отношению плотности водяного пара в данном воздухе к плотности насыщенного водяного пара или отношению давления водяного пара в данном воздухе к давлению насыщенного водяного пара. Обозначение — или displaystyle r , размерность — безразмерная. Формульно:

$displaystyle varphi =frac{P}{{{P}_{n}}}=frac{rho }{{{rho }_{n}}}$ (6)

где

Мы только что ругнулись словом «насыщенный», давайте разберёмся с ним.

Рис. 1. Насыщенный пар

Представим себе замкнутый сосуд, в который налили воду, при этом над водой — чистый воздух (рис. 1.1). Вода начинает испаряться (переходить из жидкой фазы в газообразную) (рис. 1.2). В какой-то момент число частиц в воздухе становится значительным и газ конденсируется (переходит из газообразной фазы в жидкую) (рис. 1.3). Этот процесс изначально достаточно медленный, и испаряющихся молекул намного больше, чем конденсирующихся. Однако со временем скорость конденсации сравнивается со скоростью испарения, что говорит о том, что количество молекул воды в парообразном состоянии над газом одинаково. Т.к. количество молекул одинаково, то и давление над жидкостью одинаково. Доказывается, что это давление (а также и плотность) есть величина постоянная для любых объёмов сосудов и зависит только от температуры пара. Назовём эти параметры давлением насыщенного пара при данной температуре ( $displaystyle {{rho }_{n}}$ ) и плотностью насыщенного пара при данной температуре ( $displaystyle {{rho }_{n}}$ ). Обе величины табличные. Воздух, в котором давление пара равно давлению насыщенного пара при данной температуре, считаем воздухом со 100% влажностью.

Тогда поиск относительной влажности достаточно прост: используя текущие параметры пара и зная соответствующие параметры насыщенного пара при данной температуре, просто делим первое на второе и получаем ответ. Другой вариант таких работ с относительной влажностью — это поиск текущего давления, исходя из влажности пара:

$displaystyle P={{P}_{n}}varphi$ (7)

Вывод: относительная и абсолютная влажности, по сути, являются параметрами пара, которые рассчитываются, исходя из состояния газа. Если эти параметры даны, то можно использовать (7).

Источник

Насыщенный пар

Темы кодификатора ЕГЭ: насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха.
Испарение и конденсация
Динамическое равновесие
Свойства насыщенного пара
Влажность воздуха

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: насыщенные и ненасыщенные пары, влажность воздуха.

Если открытый стакан с водой оставить на долгое время, то в конце концов вода полностью улетучится. Точнее — испарится. Что такое испарение и почему оно происходит?

Испарение и конденсация

При данной температуре молекулы жидкости обладают разными скоростями. Скорости большинства молекул находятся вблизи некоторого среднего значения (характерного для этой температуры). Но попадаются молекулы, скорости которых значительно отличаются от средней как в меньшую, так и большую сторону.

На рис. 1 изображён примерный график распределения молекул жидкости по скоростям. Голубым фоном показано то самое большинство молекул, скорости которых группируются около среднего значения. Красный «хвост» графика — это небольшое число «быстрых» молекул, скорости которых существенно превышают среднюю скорость основной массы молекул жидкости.

Рис. 1. Распределение молекул по скоростям

Когда такая весьма быстрая молекула окажется на свободной поверхности жидкости (т.е. на границе раздела жидкости и воздуха), кинетической энергии этой молекулы может хватить на то, чтобы преодолеть силы притяжения остальных молекул и вылететь из жидкости. Данный процесс и есть испарение, а молекулы, покинувшие жидкость, образуют пар.

Итак, испарение — это процесс превращения жидкости в пар, происходящий на свободной поверхности жидкости (при особых условиях превращение жидкости в пар может происходить по всему объёму жидкости. Данный процесс вам хорошо известен — это кипение).

Может случиться, что через некоторое время молекула пара вернётся обратно в жидкость.

Процесс перехода молекул пара в жидкость называется конденсацией. Конденсация пара — процесс, обратный испарению жидкости.

к оглавлению ▴

Динамическое равновесие

А что будет, если сосуд с жидкостью герметично закрыть? Плотность пара над поверхностью жидкости начнёт увеличиваться; частицы пара будут всё сильнее мешать другим молекулам жидкости вылетать наружу, и скорость испарения станет уменьшаться. Одновременно начнёт увеличиваться скорость конденсации, так как с возрастанием концентрации пара число молекул, возвращающихся в жидкость, будет становиться всё больше.

Наконец, в какой-то момент скорость конденсации окажется равна скорости испарения. Наступит динамическое равновесие между жидкостью и паром: за единицу времени из жидкости будет вылетать столько же молекул, сколько возвращается в неё из пара. Начиная с этого момента количество жидкости перестанет убывать, а количество пара — увеличиваться; пар достигнет «насыщения».

Насыщенный пар — это пар, который находится в состоянии динамического равновесия со своей жидкостью. Пар, не достигший состояния динамического равновесия с жидкостью, называется ненасыщенным.

Давление и плотность насыщенного пара обозначаются p_H и rho_H . Очевидно, p_H и rho_H — это максимальные давление и плотность, которые может иметь пар при данной температуре. Иными словами, давление и плотность насыщенного пара всегда превышают давление и плотность ненасыщенного пара.

к оглавлению ▴

Свойства насыщенного пара

Оказывается, что состояние насыщенного пара (а ненасыщенного — тем более) можно приближённо описывать уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева — Клапейрона). В частности, имеем приближённое соотношение между давлением насыщенного пара и его плотностью:

$p_H=frac{displaystyle rho_H}{displaystyle mu vphantom{1^a}}RT.$ (1)

Это весьма удивительный факт, подтверждаемый экспериментом. Ведь по своим свойствам насыщенный пар существенно отличается от идеального газа. Перечислим важнейшие из этих отличий.

1. При неизменной температуре плотность насыщенного пара не зависит от его объёма.

Если, например, насыщенный пар изотермически сжимать, то его плотность в первый момент возрастёт, скорость конденсации превысит скорость испарения, и часть пара конденсируется в жидкость — до тех пор, пока вновь не наступит динамическое равновесие, в котором плотность пара вернётся к своему прежнему значению.

Аналогично, при изотермическом расширении насыщенного пара его плотность в первый момент уменьшится (пар станет ненасыщенным), скорость испарения превысит скорость конденсации, и жидкость будет дополнительно испаряться до тех пор, пока опять не установится динамическое равновесие — т.е. пока пар снова не станет насыщенным с прежним значением плотности.

2. Давление насыщенного пара не зависит от его объёма.

Это следует из того, что плотность насыщенного пара не зависит от объёма, а давление однозначно связано с плотностью уравнением (1).

Как видим, закон Бойля — Мариотта, справедливый для идеальных газов, для насыщенного пара не выполняется. Это и не удивительно — ведь он получен из уравнения Менделеева — Клапейрона в предположении, что масса газа остаётся постоянной.

3. При неизменном объёме плотность насыщенного пара растёт с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры.

Действительно, при увеличении температуры возрастает скорость испарения жидкости.

Динамическое равновесие в первый момент нарушается, и происходит дополнительное испарение некоторой части жидкости. Пара будет прибавляться до тех пор, пока динамическое равновесие вновь не восстановится.

Точно так же при понижении температуры скорость испарения жидкости становится меньше, и часть пара конденсируется до тех пор, пока не восстановится динамическое равновесие — но уже с меньшим количеством пара.

Таким образом, при изохорном нагревании или охлаждении насыщенного пара его масса меняется, поэтому закон Шарля в данном случае не работает. Зависимость давления насыщенного пара от температуры уже не будет линейной функцией.

4. Давление насыщенного пара растёт с температурой быстрее, чем по линейному закону.

В самом деле, с увеличением температуры возрастает плотность насыщенного пара, а согласно уравнению (1) давление пропорционально произведению плотности на температуру.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры является экспоненциальной (рис. 2). Она представлена участком 1–2 графика. Эту зависимость нельзя вывести из законов идеального газа.

Рис. 2. Зависимость давления пара от температуры

В точке 2 вся жидкость испаряется; при дальнейшем повышении температуры пар становится ненасыщенным, и его давление растёт линейно по закону Шарля (участок 2–3).

Вспомним, что линейный рост давления идеального газа вызван увеличением интенсивности ударов молекул о стенки сосуда. В случае нагревания насыщенного пара молекулы начинают бить не только сильнее, но и чаще — ведь пара становится больше. Одновременным действием этих двух факторов и вызван экспоненциальный рост давления насыщенного пара.

к оглавлению ▴

Влажность воздуха

Воздух, содержащий водяной пар, называется влажным.Чем больше пара находится в воздухе, тем выше влажность воздуха.

Абсолютная влажность — это парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе (т. е. давление, которое водяной пар оказывал бы сам по себе, в отсутствие других газов). Иногда абсолютной влажностью называют также плотность водяного пара в воздухе.

Относительная влажность воздуха varphi — это отношение парциального давления водяного пара в нём к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Как правило, это отношение выражают в процентах:

$varphi =frac{displaystyle p}{displaystyle p_H vphantom{1^a}} cdot 100 %.$

Из уравнения Менделеева-Клапейрона (1) следует, что отношение давлений пара равно отношению плотностей. Так как само уравнение (1), напомним, описывает насыщенный пар лишь приближённо, мы имеем приближённое соотношение:

$varphi =frac{displaystyle rho}{displaystyle rho_H vphantom{1^a}} cdot 100 %.$

Одним из приборов, измеряющих влажность воздуха, является психрометр. Он включает в себя два термометра, резервуар одного из которых завёрнут в мокрую ткань. Чем ниже влажность, тем интенсивнее идёт испарение воды из ткани, тем сильнее охлаждается резервуар «мокрого» термометра, и тем больше разность его показаний и показаний сухого термометра. По этой разности с помощью специальной психрометрической таблицы определяют влажность воздуха.

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Насыщенный пар» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.

Публикация обновлена:
08.05.2023

Источник

Вода покрывает две трети поверхности Земли.

С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.

Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность

показывает, какая масса водяного пара содержится в единице объёма воздуха, то есть плотность водяного пара:
([rho]=frac{1~кг}{1~м^3}).

В справочных таблицах используют значение плотности водяного пара: ([rho]=frac{1~г}{1~м^3}).

Насыщенный пар — это пар, в котором количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся за единицу времени.

В насыщенный пар можно добавить молекулы пара, но они будут возвращаться в жидкость.

Состояние воздуха описывают относительной влажностью воздуха.

Относительная влажность воздуха

— это отношение абсолютной влажности воздуха

к плотности

ρ0

насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах:

ϕ=ρρ0⋅100%

Из формулы следует: чем больше абсолютная влажность воздуха (т.е. плотность водяного пара) при данной температуре, тем выше относительная влажность (значение приближается к 100%). Из этого следует, что пар приближается к состоянию насыщения, и станет насыщенным при относительной влажности 100%.

Всем доводилось наблюдать, когда при проветривании кабинета окно запотевает. Как правило, это случается зимой. При охлаждении воздуха до определенной температуры водяной пар может стать насыщенным. В этом случае может появиться роса или туман.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.

Источники:

http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля

http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса

https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман

Источник