رطوبة الهواء هي خاصية مهمة بيئة. لكن لا يفهم الجميع تمامًا المقصود بتقارير الطقس. والرطوبة المطلقة من المفاهيم ذات الصلة. لا يمكن فهم جوهر أحدهما دون فهم الآخر.

الهواء والرطوبة

يحتوي الهواء على خليط من المواد في الحالة الغازية. الأول هو النيتروجين والأكسجين. لهم في التكوين العام(100٪) تحتوي على ما يقرب من 75٪ و 23٪ من حيث الوزن ، على التوالي. حوالي 1.3٪ أرجون ، وأقل من 0.05٪ ثاني أكسيد الكربون. الباقي (مفقود حوالي 0.005٪ في المجموع) هو الزينون والهيدروجين والكريبتون والهيليوم والميثان والنيون.

هناك أيضًا كمية ثابتة من الرطوبة في الهواء. يدخل الغلاف الجوي بعد تبخر جزيئات الماء من محيطات العالم ، من التربة الرطبة. في مساحة مغلقة ، قد يختلف محتواها عن بيئة خارجيةويعتمد على توافر مصادر إضافية للدخل والاستهلاك.

للحصول على تعريف أكثر دقة الخصائص البدنيةوالمؤشرات الكمية ، يتم استخدام مفهومين: الرطوبة النسبيةوالرطوبة المطلقة. في الحياة اليومية ، يتشكل الفائض عند تجفيف الملابس أثناء الطهي. يفرزها الناس والحيوانات عن طريق التنفس ، والنباتات نتيجة تبادل الغازات. في الإنتاج ، يمكن أن يرتبط التغيير في نسبة بخار الماء بالتكثيف أثناء تغيرات درجات الحرارة.

المطلق وملامح استخدام المصطلح

ما مدى أهمية معرفة الكمية الدقيقة لبخار الماء في الغلاف الجوي؟ تستخدم هذه المعلمات لحساب التنبؤات الجوية ، وإمكانية هطول الأمطار وحجمها ، ومسارات حركة الجبهات. بناءً على ذلك ، يتم تحديد مخاطر الأعاصير وخاصة الأعاصير التي يمكن أن تشكل خطراً جسيماً على المنطقة.

ما هو الفرق بين المفهومين؟ بشكل عام ، تشير كل من الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة إلى كمية بخار الماء في الهواء. لكن المؤشر الأول يتم تحديده عن طريق الحساب. يمكن قياس الثانية بالطرق الفيزيائية مع النتيجة بوحدة جم / م 3.

ومع ذلك ، مع تغير درجة الحرارة المحيطة ، تتغير هذه المؤشرات. من المعروف أن أقصى كمية من بخار الماء يمكن احتواؤها في الهواء هي الرطوبة المطلقة. لكن بالنسبة للأوضاع + 1 درجة مئوية و + 10 درجة مئوية ، ستكون هذه القيم مختلفة.

يتم عرض اعتماد المحتوى الكمي لبخار الماء في الهواء على درجة الحرارة في مؤشر الرطوبة النسبية. يتم حسابها باستخدام صيغة. يتم التعبير عن النتيجة كنسبة مئوية (مؤشر موضوعي لأقصى قيمة ممكنة).

تأثير الظروف البيئية

كيف ستتغير الرطوبة المطلقة والنسبية للهواء مع زيادة درجة الحرارة ، على سبيل المثال ، من +15 درجة مئوية إلى +25 درجة مئوية؟ مع زيادته ، يزداد ضغط بخار الماء. هذا يعني أن المزيد من جزيئات الماء سوف تتناسب مع حجم وحدة (1 م 3). نتيجة لذلك ، تزداد الرطوبة المطلقة أيضًا. ثم سينخفض ​​القريب. وذلك لأن محتوى بخار الماء الفعلي ظل عند نفس المستوى ، والحد الأقصى المعنى الممكنزيادة. وفقًا للصيغة (قسمة أحدهما على الآخر وضرب النتيجة بنسبة 100٪) ، ستكون النتيجة انخفاضًا في المؤشر.

كيف ستتغير الرطوبة المطلقة والنسبية مع انخفاض درجة الحرارة؟ ماذا يحدث عندما تنخفض من +15 درجة مئوية إلى +5 درجات مئوية؟ سيؤدي ذلك إلى تقليل الرطوبة المطلقة. تبعا لذلك ، في 1 م 3. يمكن لخليط الهواء من بخار الماء أن يتسع لكمية أقل قدر الإمكان. سيُظهر الحساب وفقًا للصيغة زيادة في المؤشر النهائي - ستزداد النسبة المئوية للرطوبة النسبية.

أهمية بالنسبة للشخص

في حالة وجود كمية زائدة من بخار الماء ، يتم الشعور بالاختناق ، مع نقص وجفاف الجلد والعطش. من الواضح أن رطوبة الهواء الخام أعلى. مع وجود فائض ، لا يتم الاحتفاظ بالماء الزائد في حالة غازية ويمر في وسط سائل أو صلب. في الغلاف الجوي ، يندفع لأسفل ، ويتجلى ذلك في هطول الأمطار (الضباب ، الصقيع). في الداخل ، تتشكل طبقة من المكثفات على العناصر الداخلية ، وتتشكل الندى على سطح العشب في الصباح.

ارتفاع درجة الحرارة أسهل في تحمله في غرفة جافة. ومع ذلك ، فإن نفس الوضع ، ولكن في ظل رطوبة نسبية تزيد عن 90٪ ، يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الجسم بسرعة. يكافح الجسم مع هذه الظاهرة بنفس الطريقة - حيث يتم إطلاق الحرارة مع العرق. لكن في الهواء الجاف ، يتبخر (يجف) بسرعة من سطح الجسم. في بيئة رطبةهذا تقريبا لا يحدث أبدا. أنسب وضع (مريح) للشخص هو 40-60٪.

لما هذا؟ في المواد السائبة الطقس الرطبينخفض ​​محتوى المادة الجافة لكل وحدة حجم. هذا الاختلاف ليس مهمًا جدًا ، ولكن مع الأحجام الكبيرة يمكن أن "ينتج عنه" مبلغ محدد حقًا.

المنتجات (الحبوب ، الدقيق ، الأسمنت) لها عتبة رطوبة مقبولة يمكن تخزينها عندها دون فقدان الجودة أو الخصائص التكنولوجية. لذلك ، فإن مراقبة المؤشرات والحفاظ عليها في المستوى الأمثل أمر إلزامي لمنشآت التخزين. من خلال تقليل الرطوبة في الهواء ، يتم أيضًا تقليلها في المنتج.

الأجهزة

في الممارسة العملية ، يتم قياس الرطوبة الفعلية باستخدام أجهزة قياس الرطوبة. كان هناك طريقتان. أحدهما يقوم على تغيير قابلية تمدد الشعر (بشري أو حيواني). الآخر يعتمد على الفرق بين قراءات موازين الحرارة في بيئة جافة ورطبة (مقياس نفسي).

في مقياس رطوبة الشعر ، يرتبط سهم الآلية بشعر ممتد على إطار. يتغير تبعًا لرطوبة الهواء المحيط. الخصائص الفيزيائية. ينحرف السهم عن القيمة المرجعية. يتم تتبع تحركاتها على المقياس المطبق.

الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة للهواء ، كما تعلم ، تعتمد على درجة الحرارة المحيطة. تستخدم هذه الميزة في مقياس رطوبة الجو. عند التحديد ، يتم أخذ قراءات ترمومترين متجاورين. دورق واحد (جاف) في الظروف الطبيعية. أما الآخر (الرطب) فهو ملفوف بفتيل متصل بخزان ماء.

في ظل هذه الظروف ، يقيس مقياس الحرارة البيئة ، مع مراعاة الرطوبة المتبخرة. وهذا المؤشر يعتمد على كمية بخار الماء في الهواء. يتم تحديد الفرق. يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية بواسطة جداول خاصة.

في مؤخراأجهزة الاستشعار التي تستخدم تغييرات في الخصائص الكهربائية لمواد معينة هي ذات فائدة أكبر. لتأكيد النتائج والتحقق من الأدوات ، هناك إعدادات مرجعية.

فكر الآن في الجهاز ومبدأ التشغيل مقياس رطوبة الجو- جهاز أكثر دقة لقياس رطوبة الهواء. يحتوي مقياس رطوبة الجو على مقياسين للحرارة: جاف ورطب. يطلق عليهم هذا الاسم لأن نهاية أحد موازين الحرارة موجودة في الهواء ، ونهاية الثانية مربوطة بقطعة من الشاش مغمورة في الماء (انظر الشكل). يؤدي تبخر الماء من سطح الشاش إلى انخفاض درجة حرارته. يُظهر مقياس الحرارة الثاني "الجاف" درجة حرارة الهواء المعتادة. يمكن تحويل قيم درجة الحرارة المقاسة بواسطة مقياس رطوبة الجو إلى رطوبة هواء نسبية وفقًا للجدول (انظر أدناه).

بصيلة جافة ، درجة مئوية	الفرق في قراءات مقياس الحرارة ، درجة مئوية
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	الرطوبة النسبية، ٪
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

تأمل في مثال. لنفترض أن درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية ودرجة حرارة البصيلة الرطبة 15 درجة مئوية. أي أن الفرق في قراءات موازين الحرارة هو 5 درجات مئوية. في الجدول ، في السطر "20" ، ننتقل إلى العمود "5". نقرأ الرقم هناك: 59. وبالتالي ، فإن الرطوبة النسبية للهواء في الغرفة حيث يتدلى مقياس رطوبة الجو هي بالضبط 59٪.

إذا كان هناك القليل من بخار الماء في الهواء حيث يوجد مقياس رطوبة الجو ، فإن التبخر من سطح الشاش يستمر بشكل مكثف. وفقًا للصيغة Q = rm (انظر § 6-d) ، فإن هذا يستهلك الحرارة "المسحوبة" من الماء الموجود على الشاش ، ويتم تبريده وفقًا للصيغة $ Q = C \ cdot m \ cdot \ Delta t ^ o $ (انظر § 6-c). لهذا يُظهر المصباح المبلل درجة حرارة أقل من المصباح الجاف.إذا كان الهواء رطبًا لدرجة أن بخار الماء الموجود فيه مشبع ، فلن يكون هناك تبخر للماء من سطح الشاش. لذلك ، سيظهر كلا الترمومتين درجات حرارة متساوية ، وهذا يعني أن الرطوبة النسبية للهواء هي 100٪.

تحقق من كيفية تعلمك للمادة:

1. الغرض من هذا القسم هو النظر في ...
2. رطوبة الهواء مهمة ليس فقط لصحة الإنسان ، ولكن أيضًا ...
3. لماذا من المهم ألا يكون بخار الماء الموجود في الهواء مشبعًا (تقريبًا)؟
4. نحن نقدم جديد الكمية الماديةيجب أن تظهر...
5. يتم حساب الرطوبة النسبية من خلال نسبة كثافة بخار الماء في الهواء إلى ...
6. رطوبة الشعر ...
7. يستجيب مقياس الرطوبة لتغير في الرطوبة النسبية للهواء ...
8. يسمح مقياس الرطوبة (القادر) بقياس الرطوبة النسبية للهواء ، حيث ...
9. الراحة في استخدام مقياس الرطوبة لقياس الرطوبة هو أن سهمه ...
10. بدلاً من مقياس الرطوبة ، غالبًا ما يستخدم مقياس رطوبة الجو ...
11. لماذا يُظهر مقياس الحرارة الصحيح لمقياس رطوبة درجة حرارة منخفضة عادةً؟
12. يتم استخدام جدول القياس النفسي الذي تم تجميعه خصيصًا من أجل ...
13. إذا كانت درجة حرارة الغرفة 30 درجة مئوية ودرجة حرارة البصيلة الرطبة 25 درجة مئوية ، إذن ...
14. ما هي الظروف التي يتم فيها تبخر الماء من سطح الشاش بسرعة؟
15. يبرد الشاش المبلل ومعه مقياس الحرارة المناسب ، كما ...
16. ما هي الظروف التي سيظهر فيها الترمومتران نفس درجة الحرارة؟

ضغط أبخرة مشبعةيزيد الماء بقوة مع زيادة درجة الحرارة. لذلك ، مع تبريد الهواء متساوي الضغط (أي عند ضغط ثابت) مع تركيز بخار ثابت ، تأتي لحظة (نقطة الندى) عندما يكون البخار مشبعًا. في هذه الحالة ، يتكثف البخار "الإضافي" على شكل ضباب أو ندى أو بلورات ثلجية. تلعب عمليتا تشبع وتكثيف بخار الماء دورًا كبيرًا في فيزياء الغلاف الجوي: عمليات تكوين السحب وتكوينها. الجبهات الجويةيتم تحديدها إلى حد كبير من خلال عمليات التشبع والتكثيف ، وتوفر الحرارة المنبعثة أثناء تكثيف بخار الماء في الغلاف الجوي آلية طاقة لظهور وتطور الأعاصير المدارية (الأعاصير).

الرطوبة النسبية هي المؤشر الوحيد لقياس الرطوبة للهواء الذي يسمح بالقياس المباشر للأدوات.

تقدير الرطوبة النسبية

يمكن تقدير الرطوبة النسبية لخليط الماء والهواء إذا كانت درجة حرارته معروفة ( تي) ودرجة حرارة نقطة الندى ( ت د) وفق الصيغة التالية:

R H = الفوسفور ث (T د) الفوسفور ث (T) × 100٪، (displaystyle RH = ((P_ (s) (T_ (d))) over (P_ (s) (T))) مرات 100 \٪ ،)

أين ملاحظة- ضغط بخار مشبعلدرجة الحرارة المقابلة ، والتي يمكن حسابها من صيغة Arden Buck:

الفوسفور ث (T) = 6.1121 exp ⁡ ((18.678 - T / 234.5) × T 257.14 + T)، (displaystyle P_ (s) (T) = 6.1121 exp left ((frac ((18.678-T / 234.5) \ مرات T) (257.14 + T)) \ right) ،)

حساب تقريبي

يمكن حساب الرطوبة النسبية تقريبًا باستخدام الصيغة التالية:

R H ≈ 100-5 (T - 25 T د). (displaystyle R! H تقريبًا 100-5 (T-25T_ (d)).)

أي لكل فرق درجة مئوية بين درجة حرارة الهواء ودرجة حرارة نقطة الندى ، تنخفض الرطوبة النسبية بنسبة 5٪.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقدير الرطوبة النسبية من مخطط القياس النفسي.

بخار الماء المفرط

في حالة عدم وجود مراكز التكثيف ، عندما تنخفض درجة الحرارة ، يكون تكوين حالة مفرطة التشبع ممكنًا ، أي أن الرطوبة النسبية تصبح أكثر من 100 ٪. يمكن أن تعمل الأيونات أو جزيئات الهباء كمراكز تكثيف ، على تكثيف البخار المفرط على الأيونات المتكونة أثناء مرور جسيم مشحون في مثل هذا الزوج ، حيث يعتمد مبدأ تشغيل غرفة السحب وغرف الانتشار: قطرات الماء تتكثف تشكل الأيونات المتكونة أثرًا مرئيًا (مسار) لجسيم مشحون.

مثال آخر على تكثيف بخار الماء المفرط التشبع هو نفاثات الطائرات التي تحدث عندما يتكثف بخار الماء المفرط على جزيئات السخام في عادم المحرك.

وسائل وطرق المكافحة

لتحديد رطوبة الهواء ، يتم استخدام أجهزة تسمى مقياس رطوبة الجو ومقاييس الرطوبة. يتكون مقياس الضغط النفسي لشهر أغسطس من ميزانين حرارة - جاف ورطب. درجة حرارة البصلة الرطبة أقل من البصلة الجافة لأن خزانها ملفوف بقطعة قماش مبللة بالماء ، مما يبردها مع تبخرها. معدل التبخر يعتمد على الرطوبة النسبية للهواء. وفقًا لشهادة موازين الحرارة الجافة والرطبة ، تم العثور على الرطوبة النسبية للهواء وفقًا لجداول القياس النفسي. في الآونة الأخيرة ، أصبحت مستشعرات الرطوبة المتكاملة (عادةً مع خرج الجهد) مستخدمة على نطاق واسع ، بناءً على خاصية بعض البوليمرات لتغييرها الخصائص الكهربائية(مثل ثابت العزل الكهربائي للوسيط) تحت تأثير بخار الماء الموجود في الهواء.

يتم تحديد رطوبة الهواء المريحة للشخص من خلال وثائق مثل GOST و SNIP. ينظمون ذلك في الداخل في الشتاء الرطوبة المثلىبالنسبة للفرد 30-45٪ ، في الصيف - 30-60٪. تختلف بيانات SNIP اختلافًا طفيفًا: 40-60٪ في أي وقت من السنة ، والحد الأقصى هو 65٪ ، ولكن بالنسبة للمناطق شديدة الرطوبة - 75٪.

لتحديد وتأكيد الخصائص المترولوجية لأجهزة قياس الرطوبة ، يتم استخدام تركيبات مرجعية خاصة (نموذجية) - غرف مناخية (hygrostats) أو مولدات ديناميكية لرطوبة الغاز.

معنى

رطوبة الهواء النسبية هي مؤشر بيئي مهم للبيئة. منخفض جدا أو جدا رطوبة عاليةهناك إرهاق سريع للشخص ، وتدهور في الإدراك والذاكرة. تجف الأغشية المخاطية البشرية ، وتتشقق الأسطح المتحركة ، وتشكل شقوقًا دقيقة ، حيث تخترق الفيروسات والبكتيريا والميكروبات مباشرة. رطوبة نسبية منخفضة (تصل إلى 5-7 ٪) في مباني الشقة ، لوحظ المكتب في المناطق ذات الوقوف الطويل لدرجات الحرارة الخارجية السلبية المنخفضة. عادةً ما تؤدي المدة التي تصل إلى أسبوع إلى أسبوعين عند درجات حرارة أقل من -20 درجة مئوية إلى جفاف المبنى. عامل تدهور كبير في الحفاظ على الرطوبة النسبية هو تبادل الهواء في درجات حرارة منخفضة سلبية. كلما زاد تبادل الهواء في المبنى ، كلما انخفضت الرطوبة النسبية بشكل أسرع (5-7٪) في هذه المباني.

إن تهوية الغرف في الطقس البارد من أجل زيادة الرطوبة خطأ فادح - وهذا هو الأكثر طريقة فعالةتحقيق العكس. سبب هذا الاعتقاد الخاطئ على نطاق واسع هو تصور أرقام الرطوبة النسبية المعروفة للجميع من توقعات الطقس. هذه نسب من رقم معين ، لكن هذا الرقم يختلف بالنسبة للغرفة والشارع! يمكنك معرفة هذا الرقم من جدول يربط بين درجة الحرارة والرطوبة المطلقة. على سبيل المثال ، تعني رطوبة الهواء الخارجية بنسبة 100٪ عند -15 درجة مئوية 1.6 جرام من الماء لكل متر مكعب ، ولكن نفس الهواء (ونفس الجرامات) عند +20 درجة مئوية يعني 8٪ فقط من الرطوبة.

منتجات الطعام، مواد بناءوحتى العديد من المكونات الإلكترونية يمكن تخزينها في نطاق محدد بدقة من الرطوبة النسبية. تحدث العديد من العمليات التكنولوجية فقط مع التحكم الصارم في محتوى بخار الماء في هواء غرفة الإنتاج.

يمكن تغيير الرطوبة في الغرفة.

تستخدم المرطبات لزيادة الرطوبة.

يتم تنفيذ وظائف تجفيف (خفض الرطوبة) للهواء في معظم مكيفات الهواء وفي شكل أجهزة منفصلة - مجففات الهواء.

في زراعة الزهور

الرطوبة النسبية للهواء في الصوبات الزراعية والمباني السكنية المستخدمة في زراعة النباتات عرضة للتقلبات ، والتي ترجع إلى الموسم ودرجة حرارة الهواء ودرجة وتكرار سقي النباتات والرش ووجود المرطبات وأحواض السمك أو حاويات أخرى بها سطح مائي مفتوح وأنظمة تهوية وتدفئة. يتحمل الصبار والعديد من النباتات النضرة الهواء الجاف بسهولة أكبر من العديد من النباتات الاستوائية وشبه الاستوائية.
كقاعدة ، للنباتات التي موطنها رطب الغابات المطيرة، الرطوبة النسبية المثلى 80-95٪ (في الشتاء يمكن تخفيضها إلى 65-75٪). لنباتات المناطق شبه الاستوائية الدافئة - 75-80٪ ، المناطق شبه الاستوائية الباردة - 50-75٪ (ليفكوي ، بخور مريم ، نبات السينيريا ، إلخ.)
عند حفظ النباتات في المباني السكنية ، يعاني العديد من الأنواع من الهواء الجاف. ينعكس هذا في المقام الأول في

في هذا الدرس ، سيتم تقديم مفهوم الرطوبة المطلقة والنسبية ، وسيتم مناقشة المصطلحات والكميات المرتبطة بهذه المفاهيم: البخار المشبع ، نقطة الندى ، أجهزة قياس الرطوبة. خلال الدرس سوف نتعرف على جداول الكثافة والضغط للبخار المشبع والجدول النفسي.

بالنسبة للإنسان ، تعد قيمة الرطوبة معلمة مهمة جدًا للبيئة ، حيث يتفاعل جسمنا بنشاط كبير مع تغيراته. على سبيل المثال ، ترتبط آلية تنظيم عمل الجسم مثل التعرق ارتباطًا مباشرًا بدرجة حرارة ورطوبة البيئة. في الرطوبة العالية ، يتم تعويض عمليات تبخر الرطوبة من سطح الجلد عمليًا من خلال عمليات تكثيفها وإزالة الحرارة من الجسم ، مما يؤدي إلى انتهاكات التنظيم الحراري. في الرطوبة المنخفضة ، تسود عمليات تبخر الرطوبة على عمليات التكثيف ويفقد الجسم الكثير من السوائل ، مما قد يؤدي إلى الجفاف.

تعتبر قيمة الرطوبة مهمة ليس فقط للبشر والكائنات الحية الأخرى ، ولكن أيضًا للتدفق العمليات التكنولوجية. على سبيل المثال ، بسبب الخاصية المعروفة لإجراء المياه كهرباءيمكن أن يؤثر محتواها في الهواء بشكل خطير على التشغيل الصحيح لمعظم الأجهزة الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن مفهوم الرطوبة هو أهم معيار للتقييم احوال الطقسالتي يعرفها الجميع من توقعات الطقس. وتجدر الإشارة إلى أنه إذا قارنا الرطوبة في أوقات مختلفةسنوات في حياتنا المعتادة الظروف المناخية، ثم يكون أعلى في الصيف وأقل في الشتاء ، وهو مرتبط على وجه الخصوص بكثافة عمليات التبخر في درجات حرارة مختلفة.

الخصائص الرئيسية للهواء الرطب هي:

1. كثافة بخار الماء في الهواء.
2. الرطوبة النسبية.

الهواء هو غاز مركب ، ويحتوي على العديد من الغازات المختلفة ، بما في ذلك بخار الماء. لتقدير مقدارها في الهواء ، من الضروري تحديد كتلة بخار الماء في حجم مخصص معين - هذه القيمة تميز الكثافة. كثافة بخار الماء في الهواء تسمى الرطوبة المطلقة.

تعريف.رطوبة الهواء المطلقة- كمية الرطوبة الموجودة في المتر المكعب من الهواء.

تعيينالرطوبة المطلقة: (بالإضافة إلى الترميز المعتاد للكثافة).

الوحداتالرطوبة المطلقة: (في SI) أو (لتسهيل قياس كمية بخار الماء الصغيرة في الهواء).

معادلةالعمليات الحسابية الرطوبة المطلقة:

التعيينات:

كتلة البخار (الماء) في الهواء ، كجم (في SI) أو جم ؛

حجم الهواء الذي يحتوي على كتلة البخار المشار إليها ،.

من ناحية ، تعتبر الرطوبة المطلقة للهواء قيمة مفهومة وملائمة ، لأنها تعطي فكرة عن محتوى الماء المحدد في الهواء بالكتلة ، ومن ناحية أخرى ، هذه القيمة غير مريحة من وجهة النظر حساسية الكائنات الحية للرطوبة. اتضح ، على سبيل المثال ، أن الشخص لا يشعر بالمحتوى الكتلي للماء في الهواء ، ولكن محتواه بالنسبة لأقصى قيمة ممكنة.

لوصف هذا التصور ، كمية مثل الرطوبة النسبية.

تعريف.الرطوبة النسبية- قيمة توضح مدى بعد البخار عن التشبع.

أي قيمة الرطوبة النسبية ، بكلمات بسيطة، يوضح ما يلي: إذا كان البخار بعيدًا عن التشبع ، فإن الرطوبة منخفضة ، وإذا كانت قريبة ، فهي عالية.

تعيينالرطوبة النسبية: .

الوحداتالرطوبة النسبية: %.

معادلةالعمليات الحسابية الرطوبة النسبية:

الرموز:

كثافة بخار الماء (الرطوبة المطلقة) ، (في SI) أو ؛

كثافة بخار الماء المشبع عند درجة حرارة معينة (في SI) أو.

كما يتضح من الصيغة ، فهي تحتوي على الرطوبة المطلقة التي نعرفها بالفعل ، وكثافة البخار المشبع عند نفس درجة الحرارة. السؤال الذي يطرح نفسه ، كيف تحدد القيمة الأخيرة؟ لهذا هناك أجهزة خاصة. سننظر التكثيفالرطوبة(الشكل 4) - جهاز يعمل على تحديد نقطة الندى.

تعريف.قطرة ندىهي درجة الحرارة التي يتشبع عندها البخار.

أرز. 4. مقياس رطوبة التكثيف ()

يتم تبخير السائل بسهولة ، على سبيل المثال ، الأثير ، الذي يُسكب داخل حاوية الجهاز ، ويتم إدخال مقياس حرارة (6) ويتم ضخ الهواء عبر الحاوية باستخدام كمثرى (5). نتيجة لزيادة دوران الهواء ، يبدأ التبخر المكثف للأثير ، وتنخفض درجة حرارة الحاوية بسبب ذلك ، ويظهر الندى على المرآة (4) (قطرات من البخار المكثف). في اللحظة التي يظهر فيها الندى على المرآة ، يتم قياس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة ، وهذه درجة الحرارة هي نقطة الندى.

ماذا تفعل بقيمة درجة الحرارة التي تم الحصول عليها (نقطة الندى)؟ يوجد جدول خاص يتم فيه إدخال البيانات - ما هي كثافة بخار الماء المشبع الذي يتوافق مع كل نقطة ندى محددة. يجب ملاحظة ذلك حقيقة مفيدةأنه مع زيادة قيمة نقطة الندى ، تزداد أيضًا قيمة كثافة البخار المشبع المقابلة. بمعنى آخر ، كلما كان الهواء أكثر دفئًا ، زادت الرطوبة التي يمكن أن يحتويها ، والعكس صحيح ، كلما كان الهواء أكثر برودة ، انخفض الحد الأقصى لمحتوى البخار فيه.

دعونا ننظر الآن في مبدأ تشغيل الأنواع الأخرى من أجهزة قياس الرطوبة ، وأجهزة قياس خصائص الرطوبة (من اليونانية hygros - "الرطب" و metreo - "أنا أقيس").

رطوبة الشعر(الشكل 5) - جهاز لقياس الرطوبة النسبية ، حيث يعمل الشعر ، على سبيل المثال ، شعر الإنسان ، كعنصر نشط.

يعتمد عمل مقياس رطوبة الشعر على خاصية الشعر الخالي من الدهون لتغيير طوله مع تغيرات في رطوبة الهواء (مع زيادة الرطوبة ، يزداد طول الشعر ، مع انخفاض ، ينقص) ، مما يسمح بقياس الرطوبة النسبية . يمتد الشعر على إطار معدني. ينتقل التغيير في طول الشعر إلى السهم المتحرك على طول المقياس. يجب أن نتذكر أن مقياس رطوبة الشعر يعطي قيم رطوبة نسبية غير دقيقة ، ويستخدم بشكل أساسي للأغراض المنزلية.

أكثر ملاءمة ودقة في الاستخدام هو جهاز لقياس الرطوبة النسبية مثل مقياس رطوبة الجو (من اليونانية الأخرى ψυχρός - "بارد") (الشكل 6).

يتكون مقياس رطوبة الجو من مقياسين للحرارة ، يتم تثبيتهما على مقياس مشترك. يُطلق على أحد موازين الحرارة اسم مبلل ، لأنه ملفوف بكامبري ، وهو مغمور في خزان مياه موجود في الجزء الخلفي من الجهاز. يتبخر الماء من النسيج الرطب مما يؤدي إلى تبريد الترمومتر ، وتستمر عملية خفض درجة حرارته حتى يصل إلى المرحلة حتى يصل البخار القريب من النسيج الرطب إلى التشبع ويبدأ الترمومتر في إظهار درجة حرارة نقطة الندى. وبالتالي ، يشير مقياس الحرارة ذو البصيلة الرطبة إلى درجة حرارة أقل من أو تساوي درجة حرارة حقيقيةبيئة. يسمى مقياس الحرارة الثاني جاف ويظهر درجة الحرارة الفعلية.

في حالة الجهاز ، كقاعدة عامة ، يتم أيضًا تصوير ما يسمى بجدول القياس النفسي (الجدول 2). باستخدام هذا الجدول ، يمكن تحديد الرطوبة النسبية للهواء المحيط من قيمة درجة الحرارة المشار إليها بواسطة البصيلة الجافة وفرق درجة الحرارة بين البصيلة الجافة والبصيلة الرطبة.

ومع ذلك ، حتى بدون وجود مثل هذا الجدول في متناول اليد ، يمكنك تحديد مقدار الرطوبة تقريبًا باستخدام المبدأ التالي. إذا كانت قراءات كلا الترمومترين قريبة من بعضها البعض ، فإن تبخر الماء من الرطب يتم تعويضه بالكامل تقريبًا عن طريق التكثيف ، أي أن رطوبة الهواء مرتفعة. على العكس من ذلك ، إذا كان الاختلاف في قراءات مقياس الحرارة كبيرًا ، فإن التبخر من الأنسجة الرطبة يسود على التكثيف ويكون الهواء جافًا والرطوبة منخفضة.

دعنا ننتقل إلى الجداول التي تسمح لك بتحديد خصائص رطوبة الهواء.

درجة حرارة،	الضغط ، مم RT. فن.	كثافة البخار ،

فاتورة غير مدفوعة. 1. كثافة وضغط بخار الماء المشبع

مرة أخرى ، نلاحظ ، كما ذكرنا سابقًا ، أن قيمة كثافة البخار المشبع تزداد مع درجة حرارته ، وينطبق الشيء نفسه على ضغط البخار المشبع.

فاتورة غير مدفوعة. 2. الجدول السيكومتري

تذكر أن الرطوبة النسبية تتحدد بقيمة قراءات البصيلة الجافة (العمود الأول) والفرق بين القراءات الجافة والرطبة (الصف الأول).

في درس اليوم ، تعرفنا على خاصية مهمة للهواء - الرطوبة. كما قلنا ، تنخفض الرطوبة في فصل الشتاء (في الشتاء) ، وفي الموسم الدافئ (الصيف) ترتفع. من المهم أن تكون قادرًا على تنظيم هذه الظواهر ، على سبيل المثال ، إذا لزم الأمر ، قم بزيادة الرطوبة في الغرفة وقت الشتاءعدة خزانات من الماء لتعزيز عمليات التبخر ، ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لن تكون فعالة إلا عند درجة حرارة مناسبة ، وهي أعلى من الخارج.

في الدرس التالي سوف ننظر إلى ماهية عمل الغاز ، ومبدأ تشغيل محرك الاحتراق الداخلي.

فهرس

1. جيندنشتاين إل إي ، كايدالوف أ.ب. ، كوزيفنيكوف ف.ب. / إد. Orlova V.A.، Roizena I.I. الفيزياء 8. - م: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. الفيزياء 8. - م: بوستارد ، 2010.
3. فاديفا أ.أ ، زاسوف أ.ف. ، كيسيليف د. الفيزياء 8. - م: التنوير.

1. بوابة الإنترنت "dic.academic.ru" ()
2. بوابة الإنترنت "baroma.ru" ()
3. بوابة الإنترنت "femto.com.ua" ()
4. بوابة الإنترنت "youtube.com" ()

العمل في المنزل

هناك العديد من الخزانات المفتوحة على الأرض ، والتي يتبخر منها الماء: تحتل المحيطات والبحار حوالي 80٪ من سطح الأرض. لذلك ، يوجد دائمًا بخار ماء في الهواء.

إنه أخف من الهواء لأن الكتلة المولية للماء (18 * 10 -3 كجم مول -1) أقل الكتلة الموليةالنيتروجين والأكسجين ، اللذان يشكلان معظم الهواء. لذلك يرتفع بخار الماء. في الوقت نفسه ، يتمدد ، لأن الضغط في الطبقات العليا من الغلاف الجوي يكون أقل من الضغط على سطح الأرض. يمكن اعتبار هذه العملية حافظة للحرارة تقريبًا ، لأنه خلال الوقت الذي تحدث فيه ، لا يوجد وقت لحدوث التبادل الحراري للبخار مع الهواء المحيط.

1. اشرح سبب تبريد البخار في هذه الحالة.

إنها لا تسقط لأنها تحلق في التيارات الهوائية الصاعدة ، تمامًا كما تحلق الطائرات الشراعية المعلقة (الشكل 45.1). ولكن عندما تصبح القطرات في السحب كبيرة جدًا ، فإنها تبدأ في السقوط على أي حال: انها تمطر(الشكل 45.2).

نشعر بالراحة عندما يكون ضغط بخار الماء عند درجة حرارة الغرفة (20 درجة مئوية) حوالي 1.2 كيلو باسكال.

2. ما الجزء (بالنسبة المئوية) هو الضغط المشار إليه لضغط بخار التشبع عند نفس درجة الحرارة؟
فكرة. استخدم جدول قيم ضغط بخار الماء المشبع لـ قيم مختلفةدرجة حرارة. تم تقديمه في الفقرة السابقة. هنا جدول أكثر تفصيلا.

لقد وجدت الآن الرطوبة النسبية للهواء. دعونا نعطي تعريفه.

الرطوبة النسبية φ هي النسبة المئوية للضغط الجزئي ص لبخار الماء إلى الضغط ص ن للبخار المشبع عند نفس درجة الحرارة:

φ \ u003d (p / p n) * 100٪. (1)

الظروف المريحة للفرد تتوافق مع رطوبة نسبية من 50-60٪. إذا كانت الرطوبة النسبية أقل بكثير ، فإن الهواء يبدو جافًا بالنسبة لنا ، وإذا كان أكثر - رطبًا. عندما تقترب الرطوبة النسبية من 100٪ ، يُنظر إلى الهواء على أنه رطب. في الوقت نفسه ، لا تجف البرك ، لأن عمليات تبخر الماء وتكثيف البخار تعوض بعضهما البعض.

لذلك ، يتم الحكم على الرطوبة النسبية للهواء من خلال مدى قرب بخار الماء في الهواء من التشبع.

إذا كان الهواء الذي يحتوي على بخار الماء غير المشبع مضغوطًا بدرجة حرارة متساوية ، فسوف يزداد كل من ضغط الهواء وضغط البخار غير المشبع. لكن ضغط بخار الماء سيزداد فقط حتى يتشبع!

مع انخفاض إضافي في الحجم ، سيستمر ضغط الهواء في الزيادة ، وسيظل ضغط بخار الماء ثابتًا - سيظل مساوياً لضغط البخار المشبع عند درجة حرارة معينة. سوف يتكثف البخار الزائد ، أي سيتحول إلى ماء.

3. يحتوي الوعاء الموجود أسفل المكبس على هواء ذي رطوبة نسبية تبلغ 50٪. الحجم الأولي تحت المكبس - 6 لترات ، ودرجة حرارة الهواء 20 درجة مئوية. يتم ضغط الهواء بشكل متساوي الحرارة. افترض أن حجم الماء المتكون من البخار يمكن إهماله مقارنة بحجم الهواء والبخار.
أ) ما هي الرطوبة النسبية للهواء عندما يصبح الحجم تحت المكبس 4 لترات؟
ب) في أي حجم تحت المكبس يتشبع البخار؟
ج) ما هي الكتلة الأولية للبخار؟
د) كم مرة ستنخفض كتلة البخار عندما يصبح الحجم تحت المكبس 1 لترًا؟
ه) ما هي كمية الماء التي سيتم تكثيفها؟

2. كيف تعتمد الرطوبة النسبية على درجة الحرارة؟

دعونا نفكر في كيفية تغير البسط والمقام في الصيغة (1) ، التي تحدد الرطوبة النسبية للهواء ، مع زيادة درجة الحرارة.
البسط هو ضغط بخار الماء غير المشبع. إنها متناسبة بشكل مباشر درجة الحرارة المطلقة(تذكر أن بخار الماء موصوف جيدًا من خلال معادلة حالة الغاز المثالي).

4. ما هي النسبة المئوية لزيادة ضغط البخار غير المشبع مع زيادة درجة الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية؟

والآن دعونا نرى كيف يتغير ضغط البخار المشبع ، الموجود في المقام ، في هذه الحالة.

5. كم مرة يزداد ضغط البخار المشبع مع زيادة درجة الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية؟

تظهر نتائج هذه المهام أنه مع ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد ضغط البخار المشبع أسرع بكثير من ضغط البخار غير المشبع ، لذلك تقل رطوبة الهواء النسبية المحددة بالصيغة (1) بسرعة مع زيادة درجة الحرارة. وفقًا لذلك ، مع انخفاض درجة الحرارة ، تزداد الرطوبة النسبية. أدناه سوف ننظر في هذا بمزيد من التفصيل.

عند تنفيذ المهمة التالية ، ستساعدك معادلة الغاز المثالية للحالة والجدول أعلاه.

6. عند درجة حرارة 20 درجة مئوية كانت الرطوبة النسبية للهواء تساوي 100٪. ارتفعت درجة حرارة الهواء إلى 40 درجة مئوية ، وظلت كتلة بخار الماء دون تغيير.
أ) ما هو الضغط الأولي لبخار الماء؟
ب) ما هو ضغط بخار الماء النهائي؟
ج) ما هو ضغط بخار التشبع عند 40 درجة مئوية؟
د) ما هي الرطوبة النسبية للهواء في الحالة النهائية؟
هـ) كيف ينظر الإنسان إلى هذا الهواء: جاف أم رطب؟

7. في يوم خريفي ممطر ، تكون درجة الحرارة في الخارج 0 درجة مئوية. درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية ، والرطوبة النسبية 50٪.
أ) أين هو أكثر ضغط جزئيبخار الماء: في الداخل أو في الهواء الطلق؟
ب) في أي اتجاه سيذهب بخار الماء إذا فتحت النافذة - داخل الغرفة أم خارجها؟
ج) ما هي الرطوبة النسبية في الغرفة إذا أصبح الضغط الجزئي لبخار الماء في الغرفة مساويًا للضغط الجزئي لبخار الماء في الخارج؟

8. الأجسام المبللة عادة ما تكون أثقل من الملابس الجافة: على سبيل المثال ، الثوب المبلل أثقل من الثوب الجاف ، والحطب الرطب أثقل من الثوب الجاف. ويفسر ذلك حقيقة أن وزن الرطوبة الموجودة فيه يضاف إلى وزن الجسم. لكن مع الهواء يكون الوضع معاكسًا: الهواء الرطب أخف من الهواء الجاف! كيف نفسر ذلك؟

3. نقطة الندى

عندما تنخفض درجة الحرارة ، تزداد الرطوبة النسبية للهواء (على الرغم من أن كتلة بخار الماء في الهواء لا تتغير).
عندما تصل الرطوبة النسبية للهواء إلى 100٪ ، يتشبع بخار الماء. (في ظل ظروف خاصة ، يمكن الحصول على بخار مفرط التشبع. ويستخدم في الغرف السحابية لاكتشاف الآثار (المسارات) الجسيمات الأوليةعلى المسرعات.) مع انخفاض إضافي في درجة الحرارة ، يبدأ تكثيف بخار الماء: يسقط الندى. لذلك ، فإن درجة الحرارة التي يتشبع عندها بخار ماء معين تسمى نقطة الندى لذلك البخار.

9. اشرح سبب سقوط الندى (الشكل 45.3) عادة في ساعات الصباح الباكر.

ضع في اعتبارك مثالًا لإيجاد نقطة الندى للهواء عند درجة حرارة معينة مع رطوبة معينة. لهذا نحتاج الجدول التالي.

10- دخل إلى المحل من الشارع رجل يرتدي نظارات ووجد نظارته مملوءة بالضباب. سنفترض أن درجة حرارة الزجاج وطبقة الهواء المجاورة لهما تساوي درجة حرارة الهواء بالخارج. درجة حرارة الهواء في المخزن 20 درجة مئوية ، والرطوبة النسبية 60٪.
أ) هل بخار الماء الموجود في طبقة الهواء المجاورة لعدسات النظارات مشبع؟
ب) ما هو الضغط الجزئي لبخار الماء في المخزن؟
ج) في أي درجة حرارة يساوي ضغط بخار الماء ضغط البخار المشبع؟
د) ما هي درجة الحرارة الخارجية؟

11. في اسطوانة شفافة تحت المكبس يوجد هواء ذو ​​رطوبة نسبية 21٪. درجة حرارة الهواء الأولية 60 درجة مئوية.
أ) إلى أي درجة حرارة يجب تبريد الهواء بحجم ثابت حتى يسقط الندى في الاسطوانة؟
ب) كم مرة يجب تقليل حجم الهواء فيها درجة حرارة ثابتةبحيث يقع الندى في الاسطوانة؟
ج) يتم ضغط الهواء أولاً بدرجة حرارة متساوية ثم يتم تبريده عند حجم ثابت. بدأ الندى في الانخفاض عندما انخفضت درجة حرارة الهواء إلى 20 درجة مئوية. كم مرة انخفض حجم الهواء مقارنة بالحجم الأولي؟

12. لماذا موجة حارةأكثر صعوبة في تحملها في الرطوبة العالية؟

4. قياس الرطوبة

غالبًا ما تُقاس رطوبة الهواء بمقياس رطوبة الهواء (الشكل 45.4). (من الكلمة اليونانية "psychros" - البرد. يرجع هذا الاسم إلى حقيقة أن قراءات مقياس الحرارة الرطب أقل من القراءات الجافة.) وهو يتكون من بصيلة جافة ومبللة.

قراءات البصيلة الرطبة أقل من قراءات البصيلة الجافة لأن السائل يبرد مع تبخره. كلما انخفضت الرطوبة النسبية للهواء ، زاد التبخر.

13. أي ميزان حرارة في الشكل 45.4 يقع إلى اليسار؟

لذلك ، وفقًا لقراءات موازين الحرارة ، يمكنك تحديد الرطوبة النسبية للهواء. لهذا الغرض ، يتم استخدام جدول القياس النفسي ، والذي يتم وضعه غالبًا على مقياس الضغط النفسي نفسه.

لتحديد الرطوبة النسبية للهواء ، من الضروري:
- أخذ قراءات موازين الحرارة (في هذه القضية 33 درجة مئوية و 23 درجة مئوية) ؛
- ابحث في الجدول عن الصف المقابل لقراءات مقياس الحرارة الجاف والعمود المقابل للاختلاف في قراءات مقياس الحرارة (الشكل 45.5) ؛
- عند تقاطع الصف والعمود ، اقرأ قيمة الرطوبة النسبية للهواء.

14. باستخدام جدول القياس النفسي (الشكل 45.5) ، حدد في أي قراءات مقياس الحرارة الرطوبة النسبية للهواء هي 50٪.

أسئلة ومهام إضافية

15. في دفيئة بحجم 100 م 3 ، من الضروري الحفاظ على رطوبة نسبية لا تقل عن 60٪. في وقت مبكر من الصباح عند درجة حرارة 15 درجة مئوية ، سقط الندى في الدفيئة. ارتفعت درجة الحرارة خلال النهار في الدفيئة إلى 30 درجة مئوية.
أ) ما هو الضغط الجزئي لبخار الماء في الدفيئة عند 15 درجة مئوية؟
ب) ما هي كتلة بخار الماء في الدفيئة عند درجة الحرارة هذه؟
ج) ما هو الحد الأدنى المسموح به من الضغط الجزئي لبخار الماء في الدفيئة عند 30 درجة مئوية؟
د) ما هي كتلة بخار الماء في الدفيئة؟
هـ) ما هي كتلة الماء التي يجب تبخيرها في الدفيئة من أجل الحفاظ على الرطوبة النسبية المطلوبة فيها؟

16. على مقياس رطوبة الجو ، يظهر كلا الترمومترين نفس درجة الحرارة. ما هي الرطوبة النسبية للهواء؟ اشرح اجابتك.