Относительной влажности и ее дефицита

 

Для измерения температуры воздуха, как правило, используют ртутные или спиртовые термометры. Температуру воздуха также можно измерять с помощью термоанемометров и аспирационных психрометров.

Абсолютной влажностью ρ воздуха называют величину, численно равную массе водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха (т.е. плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Упругость водяного пара p – это парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе.

Парциальное давление – часть общего давления, относящаяся к одному из компонентов газовой смеси. Оно равно давлению, которое компонент оказывал бы в отсутствие всех других компонентов смеси, т. е. в том случае, когда масса данного компонента, содержащаяся в газовой смеси, одна занимала бы весь объём.

Относительной влажностью воздуха φ называют выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к плотности ρ₀ насыщенного пара при данной температуре (или отношение упругости водяного пара к давлению p ₀ насыщенного пара при данной температуре):

Воздух может быть как сухим, так и влажным. При одной и той же температуре воздуха содержание водяного пара может колебаться в широких пределах: от максимально возможного (состояние полного насыщения) до нуля (абсолютно сухой воздух). Относительная влажность и характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. Выражается относительная влажность в процентах. Например, 100% – полное насыщение, 50% – насыщение наполовину и т.д. Относительная влажность, таким образом, не характеризует абсолютное содержание в воздухе водяного пара, которое в зависимости от температуры воздуха может быть значительным и при небольшой относительной влажности (например, в жару) и очень малым – при высокой относительной влажности (например, в сильные морозы).

В данной работе относительную влажность и дефицит влажности воздуха определяют с помощью аспирационного психрометра. Он состоит из двух одинаковых ртутных термометров, при этом ртутный резервуар одного из них обернут кусочком ткани, который смачивают водой. Этот термометр называют влажным (мокрым), а второй – сухим. Резервуары обоих термометров помещены в трубочки, через которые с помощью механического вентилятора, установленного в верхней части психрометра, прогоняется воздух с постоянной скоростью (около 2 м/с).

Принцип действия психрометра заключается в следующем. С поверхности мокрой ткани испаряется вода, и, следовательно, влажный термометр теряет больше тепла, чем сухой. Показания влажного термометра будут всегда ниже показаний сухого. Разность в показаниях сухого и мокрого термометров принято называть психрометрической разностью. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода с поверхности ткани и тем больше снижается температура влажного термометра. По разности показаний сухого и влажного термометров можно судить о степени влажности воздуха. Когда воздух при данной температуре имеет максимальную влажность, испарение влаги не происходит, психрометрическая разность равна нулю, и оба термометра покажут одну и ту же температуру.

Относительную влажность воздуха определяют по психрометрическим таблицам или расчетным путем по формуле

, (3.1)

где р – парциальное давление водяных паров в окружающем воздухе при температуре сухого термометра; р _нас – парциальное давление насыщенных паров при температуре влажного термометра; А – психрометрический коэффициент, изменяется в зависимости от скорости движения воздуха около баллончиков термометров психрометра, в данном случае А = ; t _c, t _в – соответственно показания сухого и влажного термометров; р _б – барометрическое давление; р _н – парциальное давление насыщенных паров при температуре сухого термометра.

Пример. По аспирационному психрометру t _с=17 ^оС; t _в=12 ^оС. Барометрическое давление р _б = 102000 Па.

Определить относительную влажность воздуха.

Решение. По табл.3.1 находим парциальное давление насыщенных паров: при t _в=12^оС р _нас=1400 Па; при t _с=17^оС р _н=1920 Па,

 

.

Таблица 3.1