07-л. Влажность воздуха
§ 07-л. Влажность воздуха
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 чувство сухости во рту, наша одежда «электризуется» и липнет к телу, цветы быстро засыхают, хлеб быстро черствеет, картины и деревянные предметы «рассыхаются». Наоборот, если пар, содержащийся в воздухе, очень близок к насыщению, 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:
Формула для вычисления относительной влажности воздуха или другого газа. Читается так: Фи равно отношению ро к ро насыщ., умноженному на сто процентов.
| φ = | ρ | ·100% |
φ — относительная влажность воздуха, % | ||
| ρнас |
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 применение 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 марлей, погружённой в воду (см. рисунок). Испарение воды с поверхности марли приводит к понижению её температуры. Измеренные психрометром значения температур перевести в значение относительной влажности воздуха можно по специальной таблице:
Психрометрическая таблица устанавливает соответствие относительной влажности воздуха показаниям двух термометров — сухого и влажного. Показания сухого термометра перечислены в левой колонке, а показания влажного — в верхней строке (выраженные в виде разности по сравнению с показаниями сухого термометра).
| Сухой термометр, °C | Разность показаний термометров, °С | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Относительная влажность воздуха, % | |||||||||
| 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 равна 5 °С. В таблице по строке «20» движемся до колонки «5». Читаем число: 59 (процентов). Следовательно, относительная влажность воздуха в комнате, где висит психрометр, составляет 59 %.
Если в воздухе, где находится психрометр, мало водяных паров, то парообразование с поверхности марли идёт интенсивно. Согласно формуле Q=rm, на это расходуется теплота, «отбираемая» у воды на марле, и она охлаждается согласно формуле Q=cmΔt°. Поэтому влажный термометр показывает меньшую температуру, чем сухой. Если воздух настолько влажный, что водяной пар является насыщенным, то испарения воды с поверхности марли не будет (см. § 7-к). Следовательно, оба термометра будут показывать равные температуры, и это будет означать, что относительная влажность воздуха равна 100%.