§ 7-л. Влажность воздуха

Рассмотрев вопросы парообразования и конденсации, а также существования насыщенного пара, изучим понятие влажности воздуха и устройство приборов для её измерения.

Для хорошего самочувствия человека и нормального хода технологических процессов (хлебопекарное и текстильное производство, электроника и др.) небезразлична влажность воздуха. Если в нём содержится мало водяных паров, то это создаёт ощущение сухости во рту, наша одежда «электризуется» и липнет к телу, цветы быстро засыхают, хлеб быстро черствеет, картины и деревянные предметы «рассыхаются» и трескаются. Наоборот, если пар, содержащийся в воздухе, очень близок к насыщению (см. § 7-к), то при малейшем понижении температуры произойдёт его конденсация, и все предметы покроются капельками влаги.

Следовательно, есть потребность ввести новую физическую величину, характеризующую влажность воздуха. Она будет показывать, насколько пар, содержащийся в воздухе, близок к насыщению:

      

$\varphi$ – относительная влажность воздуха, %
$\rho$ – плотность пара в данный момент, кг/м3
${\rho}_{нас}$ – плотность насыщенного пара, кг/м3

Относительная влажность воздуха показывает выраженную в процентах долю, которую составляет плотность водяного пара, содержащегося в данный момент в воздухе, от плотности насыщенного водяного пара при такой же температуре.

      

Наиболее простым прибором для измерения относительной влажности воздуха является волосяной гигрометр. В качестве детали, чувствительной к изменению относительной влажности, служит обезжиренный человеческий волос (1). Он закреплён в верхней части прибора (2), обёрнут вокруг ролика (3) и натянут при помощи специально подобранного грузика (4). К ролику прикреплена стрелка (5). Примечательно, что натянутый волос удлиняется пропорционально увеличению относительной влажности и при этом вращает ролик вместе со стрелкой. Передвигаясь по шкале, она сразу указывает числовое значение относительной влажности воздуха, выраженное в процентах.

        

Рассмотрим теперь устройство и принцип действия психрометра – более точного прибора для измерения влажности воздуха. Психрометр имеет два термометра: сухой и влажный. Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду (см. рисунок). Испарение воды с поверхности марли приводит к понижению её температуры. Второй же, «сухой» термометр показывает обычную температуру воздуха. Измеренные психрометром значения температур перевести в значение относительной влажности воздуха можно по таблице (см. ниже).

Сухой  термометр, °C Разность показаний термометров, °С
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Относительная влажность, %
18 91 82 73 65 56 49 41 34 27
20 91 83 74 66 59 51 44 37 30
22 92 83 76 68 61 54 47 40 34
24 92 84 77 69 62 56 49 43 37

Рассмотрим пример. Допустим, в комнате температура 20 °С, а влажный термометр показывает 15 °С. То есть разность показаний термометров 5 °С. В таблице, по строке «20», движемся до колонки «5». Читаем там число: 59. Следовательно, относительная влажность воздуха в той комнате, где висит психрометр, составляет именно 59 %.

Если в воздухе, где находится психрометр, мало водяных паров, то парообразование с поверхности марли идёт интенсивно. Согласно формуле Q=rm (см. § 6-г), на это расходуется теплота «отбираемая» у воды на марле, и она охлаждается согласно формуле $Q=C\cdot m\cdot \Delta t^o$ (см. § 6-в). Поэтому влажный термометр показывает меньшую температуру, чем сухой. Если воздух настолько влажный, что содержащийся в нём водяной пар является насыщенным, то испарения воды с поверхности марли не будет. Следовательно, оба термометра будут показывать равные температуры, и это будет означать, что относительная влажность воздуха равна 100%.

Проверьте, как вы усвоили материал:

  1. Цель этого параграфа – рассмотреть ...
  2. Влажность воздуха важна не только для здоровья человека, но и для ...
  3. Почему важно, чтобы содержащийся в воздухе водяной пар не был (почти) насыщенным?
  4. Вводимая нами новая физическая величина должна показывать, ...
  5. Относительная влажность воздуха вычисляется отношением плотности водяного пара в воздухе к ...
  6. Волосяной гигрометр является ...
  7. На изменение относительной влажности воздуха в гигрометре реагирует ...
  8. Гигрометр позволяет (способен) измерять относительную влажность воздуха, так как ...
  9. Удобство использования гигрометра для измерений влажности состоит в том, что его стрелка ...
  10. Вместо гигрометра часто применяют психрометр в качестве ...
  11. Почему правый термометр психрометра обычно показывает более низкую температуру?
  12. Специально составленную так называемую психрометрическую таблицу, применяют, чтобы ...
  13. Если температура воздуха в комнате 30 °С, а на влажном термометре 25 °С, то ...
  14. При каком условии испарение воды с поверхности марли идёт быстро?
  15. Влажная марля, а вместе с ней и правый термометр охлаждаются, так как ...
  16. При каком условии оба термометра будут показывать равные температуры?

Источник: fizika.ru