Влажность воздуха

Виды пара: Насыщенный и ненасыщенный

Влажность воздуха: относительная и абсолютная

Виды пара: Насыщенный и ненасыщенный

Давайте возьмем какой-нибудь закрытый сосуд с жидкостью, и попробуем поддерживать постоянную температуру внутри. Спустя какое-то время внутри такого сосуда установится так называемое термодинамическое равновесие процессов испарения и конденсации. Это значит, что между количеством молекул покинувших и вернувшихся в жидкость стоит знак равенства.

Газ в состоянии равновесия со своей жидкость - это насыщенный пар.

В ненасыщенном паре, давление и плотность всегда ниже чем в насыщенном.

Соответственно с ростом температуры возрастает и давление насыщенного пара.

В воздухе вокруг постоянно поддерживается определенная масса водяного пара. Этот воздух называется влажным. В атмосферном воздухе, интенсивность испарения тесно связанна с давлением паров воды, к тому же давления насыщенных паров тоже имеет связь с ним. Все зависит от отличия этих двух величин при определенной температуре окружающей среды.

Влажность воздуха: относительная и абсолютная

Абсолютная влажность - это показатель массы водяного пара, которая находится в одном м3 воздуха.

Этот показатель измеряют при помощи парциального давления водяного пара обозначаемого буквой (p) при определенной температуре (T). При помощи закона Дальтона, который гласит, что элементы в смеси газа являются независимыми, а значит каждый компонент в этой массе может создать давление:

Тогда полное давление будет равно давлению всех компонентов:

- это парциальное давление. Второе уравнение и есть закон Дальтона.

Все эти понятия: закон Дальтона, парциальное давление и количество пара в воздухе или газе могут быть достаточно полезными при изучения вопроса абсолютной влажности.

Не забывайте, в научном мире абсолютной влажностью почти всегда обозначают плотность водяного пара , при определенной температуре. Учтите, что при повышении абсолютной влажности, меняется и сам пар воды становясь все более насыщенным. А значит, максимальной влажностью при определенной температуре можно считать массу водяного пара кубическом метре.

Относительная влажность воздуха - это соотношение абсолютной и максимально абсолютной влажности при определенной температуре.

Запомните: относительная влажность выражается в процентах:

- это давление насыщенного пара. - это плотность насыщенного пара. При установке термодинамического равновесия конденсации и испарения относительная влажность будет равна ста процентам. То есть количество воды в воздухе не изменяется.

При изотермическом сжатии или изохронном охлаждении ненасыщенный пар может превратиться в насыщенный. Точка росы - это та температура, при которой пар превращается в насыщенный. - температура термодинамического равновесия жидкости в воздухе и пара при определенной температуре.

Гигрометрами и психрометрами можно измерять влажность воздуха. Для человека считается оптимальной температура в 24с, а влажность в пределах 40-60%. В теоретических и практических задачей часто пользуются специальными таблицами в которых можно узнать давление пара и его плотность при разных температурах.

! Задача: Необходимо определить какое давление у насыщенного пара при T и давлении в 1 атмосферу. Масса влажного воздуха при относительной влажности в V равняется m при аналогичных условиях.

Ответ: Вернемся к закону Дальтона, для смеси газов. Мы имеем смесь водяного пара и сухого воздуха, которые запишем следующим образом:

выступает давлением сухого воздуха, а - давление паров воды.

Масса смеси равняется:

масса сухого воздуха, масса водяного пара

Вспомните уравнение Менделеева-Клайперона:

- молекулярная масса воздуха, V - объем воздуха, T температура воздуха.

Теперь мы должны принять водяной пар за идеальный газ, запишем так:

T - температура пара, - молярная масса пара, V - объем пара.

В итоге относительная влажность равняется:

- это давление насыщенного пара. Дальше мы получаем следующее:

Выразив из (1.2) массу воздуха, мы получаем:

Выразив из (1.1) давление воздуха, мы получаем

Подставляем (1.7) и (1.8) к (1.3) и получаем:

Массу выражаем из (1.4):

Давление пара выражаем из (1.9), (1.10) и получаем:

Дальше используя 1.6 мы сможем получить давление насыщенного пара:

Результат: При заданных условиях, давление насыщенного пара равняется:

Задача 2: Температура равна , влажность воздуха . Если температура стала , как изменится влажность воздуха. Объем сосуда, где находился газ уменьшен в n раз.

Ответ:

Нам необходимо найти изменения по отношению к влажности в начальном и конечном состоянии:

Вспомним определение относительной влажности:

- давление водяного пара в конечном состоянии, - давление в начальном состоянии, - давление насыщенного пара в текущем состоянии.

Подставьте (2.2) к (2.1):

Условия задачи известны, температуры тоже можно считать известными, их можно взять из справочника.

Что бы найти давления / воспользуемся формулой Менделеева-Клайперона, если количество вещества в процессах неизменно тогда:

для состояния 1

и:

для состояния 2

По условию задачи, объем уменьшился в n раз:

Выражение (2.4) обозначим следующим образом:

Подставляем (2.5) в (2.3) и получаем:

Решение: относительная влажность воздуха изменится