بخار الماء في الغلاف الجوي.بخار الماء في الهواء ، على الرغم من الأسطح الشاسعة للمحيطات والبحار والبحيرات والأنهار ، ليس دائمًا مشبعًا. متحرك الكتل الهوائيةيؤدي إلى حقيقة أنه في بعض الأماكن من كوكبنا في هذه اللحظةيسود تبخر الماء على التكثيف ، بينما يسود التكثيف في حالات أخرى. ولكن يوجد دائمًا بعض بخار الماء في الهواء.
يمكن تمييز محتوى بخار الماء في الهواء ، أي رطوبته ، بعدة قيم.
كثافة بخار الماء في الهواء تسمى الرطوبة المطلقة. لذلك يتم قياس الرطوبة المطلقة بالكيلوجرام لكل متر مكعب (كجم / م 3).
الضغط الجزئي لبخار الماء. الهواء الجويعبارة عن مزيج من غازات مختلفة وبخار الماء. يساهم كل غاز في الضغط الكلي الناتج عن الهواء على الأجسام الموجودة فيه. يسمى الضغط الذي ينتجه بخار الماء إذا غابت جميع الغازات الأخرى الضغط الجزئي لبخار الماء. يؤخذ الضغط الجزئي لبخار الماء كأحد مؤشرات رطوبة الهواء. يتم التعبير عنها بوحدات الضغط - باسكال أو مليمترات. عمود الزئبق.
الضغط الجوييتم تحديده من خلال مجموع الضغوط الجزئية لمكونات الهواء الجاف (الأكسجين والنيتروجين وما إلى ذلك) وبخار الماء.
الرطوبة النسبية. وفقا للضغط الجزئي لبخار الماء و الرطوبة المطلقةلا يزال من المستحيل الحكم على مدى قرب بخار الماء من التشبع في ظل ظروف معينة. وبالتحديد ، تعتمد شدة تبخر الماء وفقدان الكائنات الحية للرطوبة على هذا. هذا هو السبب في تقديم قيمة توضح مدى قرب بخار الماء عند درجة حرارة معينة من التشبع ، - الرطوبة النسبية.
الرطوبة النسبيةتسمى نسبة الضغط الجزئي صبخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة للضغط ص ن ص. بخار مشبعفي نفس درجة الحرارة ، معبرًا عنها بالنسبة المئوية:

عادة ما تكون الرطوبة النسبية أقل من 100٪.
مقياس ضغط الدم.يتم قياس الرطوبة باستخدام أدوات خاصة. سنتحدث عن واحد منهم - مقياس رطوبة الجو.
يتكون مقياس رطوبة الجو من ميزانين للحرارة ( شكل 11.4). خزان واحد منهم يبقى جافًا ويظهر درجة حرارة الهواء. خزان الآخر محاط بشريط من القماش ، يتم إنزال نهايته في الماء. يتبخر الماء ، ونتيجة لذلك ، يبرد مقياس الحرارة. الاكثر الرطوبة النسبية، يحدث التبخر الأقل شدة وتكون درجة الحرارة الموضحة بواسطة مقياس حرارة محاط بقطعة قماش مبللة أقرب إلى درجة حرارة بصيلة جافة.

عند درجة رطوبة نسبية 100٪ ، لن يتبخر الماء على الإطلاق وستكون قراءات كلا الترمومترين كما هي. وفقًا لاختلاف درجات الحرارة في موازين الحرارة هذه ، باستخدام جداول خاصة ، يمكنك تحديد رطوبة الهواء.
قيمة الرطوبة.تعتمد شدة تبخر الرطوبة من سطح جلد الإنسان على الرطوبة. وتبخر الرطوبة أهمية عظيمةللحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة. في سفن الفضاءالحفاظ على الرطوبة النسبية الأكثر ملاءمة للإنسان (40-60٪).
من المهم جدًا معرفة الرطوبة في الأرصاد الجوية - فيما يتعلق بالتنبؤ بالطقس. على الرغم من أن الكمية النسبية لبخار الماء في الغلاف الجوي صغيرة نسبيًا (حوالي 1٪) ، إلا أن دورها في ظواهر الغلاف الجويبارِز. يؤدي تكثف بخار الماء إلى تكون السحب والترسيب اللاحق. في نفس الوقت ، يسلط الضوء عدد كبير منالدفء. على العكس من ذلك ، فإن تبخر الماء مصحوب بامتصاص الحرارة.
في صناعة النسيج والحلويات وغيرها من الصناعات ، من الضروري وجود رطوبة معينة للمسار الطبيعي للعملية.
يتطلب تخزين الأعمال الفنية والكتب الحفاظ على الرطوبة في المستوى المطلوب. لذلك ، في المتاحف ، يمكنك رؤية مقياس الضغط النفسي على الجدران.
من المهم ألا تعرف الكمية المطلقة لبخار الماء في الغلاف الجوي ، بل الكمية النسبية. يتم قياس الرطوبة النسبية باستخدام مقياس رطوبة.
قطرة ندى
نقطة الندى عند ضغط معين هي درجة الحرارة التي يجب أن يبرد الهواء عندها حتى يصل بخار الماء الموجود فيه إلى التشبع ويبدأ في التكثيف في الندى.
يتم تحديد نقطة الندى من خلال الرطوبة النسبية للهواء. كلما زادت الرطوبة النسبية ، زادت نقطة الندى وأقرب إلى درجة حرارة الهواء الفعلية. كلما انخفضت الرطوبة النسبية ، انخفضت درجة التكثف لدرجة الحرارة الفعلية. إذا كانت الرطوبة النسبية 100٪ ، فإن نقطة الندى هي نفس درجة الحرارة الفعلية.
لا يمكن تعديل نقطة الندى. ليس على النوافذ أو النوافذ ذات الزجاج المزدوج. يمكن رؤيته فقط على الرسوم البيانية حيث يفصل خط أسود سميك مرسوم بشكل غير مباشر بين محوري درجة الحرارة والرطوبة منطقتين: المنطقة الجافة والمنطقة التي يبدأ فيها التكثيف في الانخفاض.
نقطة الندى ، ومع ذلك ، نواجهها يوميا. نرفع الغطاء الزجاجي عن المقلاة التي نقوم بالطهي عليها - يتدفق الماء بغزارة من الغطاء. في الحمام ، بعد الاستحمام بالماء الساخن ، وجدنا أن المرآة مبللة بالضباب. ندخل متجرًا دافئًا من الشارع في فصل الشتاء - تتعطل النظارات على الفور. إنها كلها نكات نقطة الندى.
الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره هو أنه يجب علينا أن نفهم بوضوح أن التكثيف يتأثر بشكل متساوٍ بكلا العاملين: درجة الحرارة والرطوبة. إذا تم إحضار جسم بارد إلى الغرفة من الشارع ، يمكن أن تؤدي درجة حرارته ورطوبة الغرفة معًا إلى تكوين المكثف. إذا قمت ببساطة بخفض درجة الحرارة عند رطوبة ثابتة - نفس القصة ، سيبدأ التكثيف في الهواء مباشرة ، هكذا يتشكل الضباب ، المحبوب من قبل جميع السائقين ، على الطرق السريعة - في الأراضي المنخفضة وفي مناطق الخزانات.

جي يا مياكيشيف ، بي بي بوكوفتسيف ، إن إن سوتسكي ، الفيزياء الصف 10 ، http://ru.wikipedia.org/wiki/Dewpoint

Kerabit قصة مختلفة تمامًا. المصنع مملوك لشركة Lemminkainen Corporation - وبلغ حجم المبيعات في عام 2008 2830 مليون يورو. شركة من المهنيين البنائين الذين يقومون بتحسين سعر العقود للعملاء المحتملين. إنهم يصنعون البلاط بشكل أساسي لأنفسهم شركات البناء، والتي يتم بناؤها في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك استكمال عقد لبناء بنية تحتية للاتصالات لنوكيا في أوكرانيا. تم إنتاج المواد البيتومينية في وقت أبكر بكثير من إنتاج Katepal Oy - منذ عشرينيات القرن الماضي. في عام 2010 ، احتفلت الشركة بالذكرى المئوية لتأسيسها. بدأ إنتاج البلاط القار في نفس وقت إنتاج Katepal Oy ، عندما أصبح البيتومين شائعًا في شمال أوروباوفرنسا. بلغ حجم مبيعات Kerabit في عام 2008 79 مليون يورو. المبيعات الرئيسية في فنلندا والسويد وأوروبا ، ولا تعتبر رابطة الدول المستقلة أولوية ، ولا يتم إعطاء حقوق حصرية. نظرًا لأن القرارات في مجلس إدارة الشركة ، والقرارات المتعلقة بتكنولوجيا الإنتاج وتحسين المنتج يتم اتخاذها من قبل كبار المديرين ذوي الخبرة مع تعليم البناء المهني ، فإن هذا يؤثر بشكل كبير على المنتج نفسه. المطلب الرئيسي للمنتج هو الامتثال للمعيار التقني ، وهو اليوم EN544 وعمر خدمة طويل. نظرًا لأن كل شيء معروف في المقارنة ، ثم معارضة بلاط Ruflex - Kerabit ، يمكننا أن نستنتج أن Kerabit يتقدم بفارق كبير عن Katepal من الناحية التكنولوجية ، وتضمن العبوة التسليم إلى موقع البناء ، ولكنها أدنى بكثير من نظيرتها الفنلندية في المظهر. منذ عام 2008 ، تم إنتاج Kerabit وفقًا لـ تكنولوجيا جديدة- 1 متر مربع. البلاط = 7 كجم ، الألياف الزجاجية 123 جم / متر مربع ، ضمادة حجر البازلت ، طبقة لاصقة البيتومينية ، فيلم HDPE على الجانب المعاكسالبلاط بدلاً من رمل الكوارتز.

الرطوبة المطلقة

الرطوبة المطلقة هي كمية الرطوبة (بالجرام) الموجودة في متر مكعب واحد من الهواء. نظرًا لقيمتها الصغيرة ، يتم قياسها عادةً بالجرام / م 3. ولكن نظرًا لحقيقة أنه عند درجة حرارة هواء معينة ، يمكن احتواء كمية معينة فقط من الرطوبة في الهواء (مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد هذه الكمية القصوى الممكنة من الرطوبة ، مع انخفاض درجة حرارة الهواء ، أقصى قدر ممكن من انخفاض الرطوبة) ، تم تقديم مفهوم الرطوبة النسبية.

الرطوبة النسبية

التعريف المكافئ هو نسبة الكسر الكتلي لبخار الماء في الهواء إلى أقصى حد ممكن عند درجة حرارة معينة. يتم قياسه كنسبة مئوية ويتم تحديده بواسطة الصيغة:

حيث: - الرطوبة النسبية للخليط المدروس (الهواء) ؛ - الضغط الجزئي لبخار الماء في الخليط ؛ - ضغط توازن البخار المشبع.

ضغط أبخرة مشبعةيزداد الماء بقوة مع زيادة درجة الحرارة (انظر الرسم البياني). 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 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).

تقدير الرطوبة النسبية

يمكن تقدير الرطوبة النسبية لخليط الماء والهواء إذا كانت درجة حرارته معروفة ( تي) ودرجة حرارة نقطة الندى ( ت د). متى تيو ت دمعبرًا عنها بالدرجات المئوية ، يكون التعبير صحيحًا:

حيث يتم تقدير الضغط الجزئي لبخار الماء في الخليط ه ص :

ويقدر ضغط بخار الماء في الخليط عند درجة حرارة ه س :

بخار الماء المفرط التشبع

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 للأيونات أو جزيئات الهباء الجوي أن تعمل كمراكز تكثيف ، فهي تعتمد 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 (مسارًا) للجسيمات المشحونة.

مثال آخر على تكثيف بخار الماء المفرط التشبع هو نفاثات الطائرات التي تحدث عندما يتكثف بخار الماء المفرط التشبع 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. يشير المصباح المبلل إلى درجة حرارة أقل من المصباح الجاف بسبب يتم تغليف خزانها بقطعة قماش مبللة بالماء ، مما يؤدي إلى تبخره وتبريده. معدل التبخر يعتمد على الرطوبة النسبية للهواء. وفقًا لشهادة موازين الحرارة الجافة والرطبة ، تم العثور على الرطوبة النسبية للهواء وفقًا لجداول القياس النفسي. في مؤخرابدأ استخدام مستشعرات الرطوبة المتكاملة (عادةً مع خرج الجهد) على نطاق واسع ، بناءً على خاصية بعض البوليمرات لتغيير خصائصها الكهربائية (مثل ثابت العزل الكهربائي للوسط) تحت تأثير بخار الماء الموجود في الهواء. لمعايرة أدوات قياس الرطوبة ، يتم استخدام تركيبات خاصة - hygrostats.

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 النسبية والرطوبة 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 الآونة الأخيرة ، أجهزة الاستشعار التي تستخدم التغييرات في الخصائص الكهربائيةمواد معينة. لتأكيد النتائج والتحقق من الأدوات ، هناك إعدادات مرجعية.

في الهواء ، تتميز بعدد من الكميات. الماء المتبخر من السطح عند تسخينه يدخل ويتركز في الطبقات السفلى من طبقة التروبوسفير. تسمى درجة الحرارة التي يصل فيها الهواء إلى التشبع بالرطوبة لمحتوى معين من بخار الماء وغير متغيرة نقطة الندى.

تتميز الرطوبة بالمؤشرات التالية:

الرطوبة المطلقة(خطوط الطول - كاملة). يتم التعبير عنها ككتلة بخار الماء في 1 متر من الهواء. يحسب بالجرام من بخار الماء لكل 1 م 3 من الهواء. كلما ارتفعت ، زادت الرطوبة المطلقة ، منذ ذلك الحين المزيد من الماءعند تسخينه ، يتحول من حالة سائلة إلى حالة بخار. أثناء النهار ، تكون الرطوبة المطلقة أعلى منها في الليل. يعتمد مؤشر الرطوبة المطلقة على: في خطوط العرض القطبية ، على سبيل المثال ، يصل إلى 1 جم لكل 1 م 2 من بخار الماء ، عند خط الاستواء حتى 30 جرامًا لكل 1 م 2 في باتومي (، الساحل) الرطوبة المطلقة 6 جم لكل 1 م ، وفي Verkhoyansk (،) - 0.1 جرام لكل 1 متر يعتمد الغطاء النباتي للمنطقة إلى حد كبير على الرطوبة المطلقة للهواء ؛

الرطوبة النسبية. هذه هي نسبة كمية الرطوبة في الهواء إلى الكمية التي يمكنه الاحتفاظ بها عند نفس درجة الحرارة. يتم حساب الرطوبة النسبية كنسبة مئوية. على سبيل المثال ، الرطوبة النسبية 70٪. هذا يعني أن الهواء يحتوي على 70٪ من كمية البخار التي يمكنه الاحتفاظ بها عند درجة حرارة معينة. لو دورة يوميةالرطوبة المطلقة تتناسب طرديًا مع مسار درجات الحرارة ، ثم تتناسب الرطوبة النسبية عكسًا مع هذا المسار. يشعر الإنسان بالسعادة عندما يساوي 40-75٪. يؤدي الانحراف عن القاعدة إلى حالة مؤلمة من الجسم.

نادرًا ما يكون الهواء في الطبيعة مشبعًا ببخار الماء ، ولكنه يحتوي دائمًا على كمية منه. لم يتم تسجيل الرطوبة النسبية في أي مكان على وجه الأرض بنسبة 0٪. على محطات الأرصاد الجويةيتم قياس الرطوبة باستخدام جهاز رطوبة ، بالإضافة إلى مسجلات - تستخدم أجهزة قياس الرطوبة ؛

الهواء مشبع وغير مشبع. عندما يتبخر الماء من سطح المحيط أو الأرض ، لا يمكن للهواء الاحتفاظ ببخار الماء إلى أجل غير مسمى. هذا الحد يعتمد على. يسمى الهواء الذي لم يعد قادرًا على الاحتفاظ بالرطوبة بالهواء المشبع. من هذا الهواء ، عند أدنى تبريد ، تبدأ قطرات الماء على شكل ندى في الظهور. هذا لأن الماء ، عند تبريده ، يتغير من حالة (بخار) إلى سائل. الهواء فوق الجاف سطح دافئ، عادةً ما يحتوي على بخار ماء أقل مما يمكن أن يحتويه عند درجة حرارة معينة. يسمى هذا الهواء غير المشبع. عندما يتم تبريده ، لا يتم إطلاق الماء دائمًا. كلما كان الهواء أكثر دفئًا ، زادت قدرته على امتصاص الرطوبة. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة -20 درجة مئوية ، لا يحتوي الهواء على أكثر من 1 جم / م من الماء ؛ عند درجة حرارة + 10 درجة مئوية - حوالي 9 جم / م 3 ، وعند +20 درجة مئوية - حوالي 17 جم / م

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). لكن 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 لتر؟
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 الضغط الجزئي لبخار الماء أكبر: في الداخل أو في الخارج؟
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 تحمله رطوبة عاليةهواء؟

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؟
ه) ما هي كتلة الماء التي يجب تبخيرها في الدفيئة من أجل الحفاظ على الرطوبة النسبية المطلوبة فيها؟

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