что такое относительная влажность воздуха в физике

Молекулярная физика. Влажность воздуха.

Влажность воздуха — это содержание в воздухе водяного пара.

Окружающий нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы и растений всегда содержит в себе водяные пары. Чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. С другой стороны, чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения.

В зависимости от количества водяных паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности.

Количественная оценка влажности.

Для того чтобы количественно оценить влажность воздуха, пользуются, в частности, поняти­ями абсолю­тной и относительной влажности.

Относительная влажность воздуха φ — это отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ₀ насыщенного пара при той же температуре. Относительную влажность выражают в процентах:

.

Концентрация пара связана с давлением (p₀ = nkT), поэтому относительную влажность можно определить как процентное отношение парциального давления p пара в воздухе к давлению p₀ насыщенного пара при той же температуре:

.

Под парциальным давлением понимают давление водяного пара, которое он производил бы, если бы все другие газы в атмосферном воздухе отсутствовали.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар мож­но довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы.

Источник

Что такое относительная влажность воздуха в физике

В воздухе всегда содержится водяной пар, являющийся продуктом испарения воды. Содержание водяного пара в воздухе характеризует влажность воздуха.

Для того чтобы судить о степени влажности воздуха, вводят величину, называемую относительной влажностью.

Относительная влажность воздуха ( ϕ ) – это величина, равная отношению плотности водяного пара (р), содержащегося в воздухе (абсолютной влажности), к плотности насыщенного водяного пара (р₀) при этой температуре:

Обычно относительную влажность выражают в процентах.

Температуру, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называют точкой росы.

Для измерения влажности воздуха используют гигрометры (конденсационные и волосные) или психрометры.

Психрометр состоит из двух термометров, один из которых сухой, а другой — влажный. Термометры прикреплены к таблице, в которой по вертикали указана температура, которую показывает сухой термометр, а по горизонтали — разность показаний сухого и влажного термометров. Определив показания термометров, по таблице находят значение относительной влажности воздуха.

Например, температура, которую показывает сухой термометр, 20 °С, показание влажного термометра 15 °С. Разность показаний 5 °С. По таблице находим значение относительной влажности ϕ = 59%.

Источник

Влажность воздуха

Урок 32. Физика 10 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Влажность воздуха»

На прошлом уроке мы с вами изучали процессы испарения и кипения. Давайте вспомним, что кипением называется процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости. При этом в данных условиях жидкости кипят при строго определённых температурах.

В отличие от кипения испарение — это процесс парообразования, происходящий только со свободной поверхности жидкости. Он может происходить при любой температуре. Это приводит к тому, что в атмосфере нашей планеты всегда присутствуют водяные пары.

И несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озёр и рек, далеко не всегда водяной пар, находящийся в воздухе, является насыщенным. Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара.

Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом.

Основными количественными характеристиками такого воздуха являются его абсолютная и относительная влажности, а также упругость водяного пара.

Упругостью водяного пара называют парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе.

Упругость водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления — паскалях или миллиметрах ртутного столба.

Абсолютной влажностью воздуха называют физическую величину, равную массе водяного пара, содержащегося в одном кубометре воздуха (то есть плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Из определения следует, что единицей абсолютной влажности воздуха в СИ является килограмм, делённый на кубический метр:

Однако, зная абсолютную влажность воздуха и парциальное давление водяного пара, нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению (то есть нельзя сказать, сухой это воздух или влажный). Для того чтобы судить о степени влажности воздуха, вводят величину, называемую относительной влажностью.

Относительной влажностью воздуха называют величину, равную отношению плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного водяного пара при этой температуре (или отношение упругости водяного пара к давлению насыщенного пара при данной температуре):

Чем меньше относительная влажность, тем дальше пар от насыщения и тем интенсивнее происходит испарение.

Значения плотности насыщенного водяного пара при разной температуре приведены в таблице.

Когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при той же температуре, говорят, что воздух насыщен водяными парами.

Температуру, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называют точкой росы.

При понижении температуры ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Этот процесс лежит в основе образования тумана, росы, облаков и дождя.

Для определения влажности воздуха и точки росы используются специальные приборы: гигрометры и психрометры.

Предположительно гигрометр был изобретён швейцарским геологом Орасом де Соссюром в 1783 году.

Основным его элементом был обезжиренный человеческий волос. Один его конец крепился к раме, а второй — оборачивался вокруг ролика и соединялся с грузом. Груз поддерживал волос в натянутом состоянии. Повышение влажности воздуха вызывало увеличение длины волоса и ролик начинал вращаться. Это приводило в движение стрелку прибора. Шкала такого гигрометра проградуирована так, что по положению стрелки можно определить относительную влажность воздуха.

Первый психрометр был создан в 1828 году немецким физиком Эрнстом Августом.

Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термометров. Резервуар одного из них остаётся сухим, и он показывает температуру окружающего воздуха. Второй термометр называется влажным, так как его резервуар окружён тканью, конец которой опущен в воду. Чем ниже влажность воздуха, тем интенсивнее происходит испарение с поверхности влажного термометра, вследствие чего его температура понижается. Разность показаний термометров служит мерой относительной влажности, которая определяется по специальным психрометрическим таблицам.

Вблизи поверхности Земли относительная влажность воздуха колеблется почти от 100 % во влажных тропических лесах, до 0,00002 % в Антарктиде.

Наиболее комфортно люди чувствуют себя при влажности в 40—60 % процентов. Если влажность воздуха ниже 40 %, то он считает сухим. И влажным, если его относительная влажность превышает 80 %.

Контроль влажности воздуха важен для сохранности произведений искусства. В теплицах и оранжереях — для поддержания нужного режима растениям. Также контроль влажности важен при проектировании сооружений, машин и различных механизмов, электронных схем и приборов, в нанотехнологии.

Для закрепления материала решим с вами несколько задач. Вечером при температуре 22 о С относительная влажность воздуха составляла 60 %. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 12 о С?

Источник

Относительная влажность воздуха

Относительная влажность — отношение парциального давления паров воды в газе (в первую очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре.

Содержание

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность — количество влаги (в граммах), содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м3. Но в связи с тем, что при определенной температуре воздуха в воздухе может максимально содержаться только определенное количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается) ввели понятие Относительной влажности.

Относи́тельная вла́жность

Эквивалентное определение — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в процентах и определяется по формуле:

где: — относительная влажность рассматриваемой смеси (воздуха); — парциальное давление паров воды в смеси; — равновесное давление насыщенного пара.

Давление насыщенных паров воды сильно растёт при увеличении температуры (см. график). Поэтому при изобарическом (то есть, при постоянном давлении) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент (точка росы), когда пар насыщается. При этом «лишний» пар конденсируется в виде тумана или кристалликов льда. Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют огромную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и образование атмосферных фронтов в значительной части определяются процессами насыщения и конденсации, теплота, выделяющаяся при конденсации атмосферного водяного пара обеспечивает энергетический механизм возникновения и развития тропических циклонов (ураганов).

Оценка относительной влажности

Относительная влажность водно-воздушной смеси может быть оценена, если известны её температура (T) и температура точки росы (T_d). Когда T и T_d выражены в градусах Цельсия, тогда истинно выражение:

[1]

где парциальное давление водного пара в смеси оценено e_p :

и влажное давление пара воды в смеси при температуре оценено e_s :

Перенасыщенный водяной пар

В отсутствие центров конденсации при снижении температуры возможно образование пересыщенного состояния, т. е. относительная влажность становится более 100 %. В качестве центров конденсации могут выступать ионы или частицы аэрозолей, именно на конденсации пересыщенного пара на ионах, образующихся при прохождении заряженной частицы в таком паре основан принцип действия камеры Вильсона и диффузионных камер: капельки воды, конденсирующиеся на образовавшихся ионах образуют видимый след (трек) заряженной частицы.

Другим примером конденсации перенасыщенного водяного пара являются инверсионные следы самолётов, возникающие при конденсации пересыщенного водяного пара на частицах сажи выхлопа двигателей.

Средства и методы контроля

Значение

Влажность воздуха в помещении можно изменять.

Для повышения влажности применяются увлажнители.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Относительная влажность воздуха» в других словарях:

Относительная влажность воздуха — отношение упругости водяного пара, т. е. парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщенного пара при той же температуре. Выражается в процентах, измеряется психрометрами и гигрометрами. Комфортная относительная… … Морской словарь

Относительная влажность воздуха — 1.7. Относительная влажность воздуха % Источник: ТСН 23 338 2002: Энер … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

относительная влажность воздуха — oro drėgnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. relative weather humidity vok. relative Luftfeuchtigkeit, f rus. относительная влажность воздуха, f… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

относительная влажность воздуха — oro drėgnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Ore esančių vandens garų ir sočiųjų vandens garų slėgių toje pačioje temperatūroje dalmuo, išreikštas procentais. atitikmenys: angl. relative weather humidity vok. relative… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

относительная влажность воздуха — santykinis oro drėgnis statusas T sritis chemija apibrėžtis Ore esančių vandens garų ir sočiųjų vandens garų slėgių toje pačioje temperatūroje santykis (%). atitikmenys: angl. relative weather humidity rus. относительная влажность воздуха … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

относительная влажность воздуха — oro drėgnis (visos oro masės atžvilgiu) statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. relative air humidity; relative weather humidity vok. relative Luftfeuchte, f; relative Luftfeuchtigkeit, f rus. относительная влажность воздуха, f pranc.… … Fizikos terminų žodynas

относительная влажность воздуха — santykinė oro drėgmė (sočiųjų garų atžvilgiu) statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. relative air humidity vok. relative Luftfeuchtigkeit, f rus. относительная влажность воздуха, f pranc. humidité relative de l’air, f … Fizikos terminų žodynas

относительная влажность воздуха — santykinis oro drėgnis statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Ore esančių vandens garų ir sočiųjų vandens garų slėgių toje pačioje temperatūroje dalmuo, išreikštas procentais. atitikmenys: angl. relative air humidity vok. relative… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

относительная влажность воздуха — santykinis oro drėgnis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Ore esančių vandens garų ir sočiųjų vandens garų slėgių toje pačioje temperatūroje dalmuo, išreikštas procentais. atitikmenys: angl. relative air humidity vok. relative… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — см. Влажность воздуха … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

Источник

Физика. 10 класс

§ 10. Влажность воздуха

В ежедневных сводках погоды наряду со значениями температуры воздуха и атмосферного давления, как правило, называют значение относительной влажности воздуха. Почему влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека?

Влажность воздуха. Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются его абсолютная и относительная влажности.

Абсолютная влажность ρ_п воздуха — физическая величина, равная плотности водяного пара, находящегося в воздухе при данных условиях.

Поскольку атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов (азот, кислород, углекислый газ и др.) и водяного пара, то атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонентов сухого воздуха и водяного пара. Используя уравнение Клапейрона–Менделеева, плотность пара можно определить через его парциальное давление :

где — молярная масса воды; — температура воздуха.

Зная только плотность пара, нельзя судить о степени влажности воздуха. Ведь при одном и том же значении плотности пар может быть как близок к насыщению, так и далёк от него. Оказывается, чем ниже температура, тем ближе пар к насыщению. А ведь именно от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят вторую характеристику влажности воздуха — относительную влажность, которая показывает, насколько водяной пар при данной температуре далёк от насыщения.

Относительная влажность φ воздуха — физическая величина, равная отношению абсолютной влажности ρ_п к плотности ρ_н насыщенного водяного пара при данной температуре.

Обычно относительную влажность выражают в процентах:

Чем ниже относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода. При относительной влажности воздуха водяной пар становится насыщенным и оказывается в динамическом равновесии со своей жидкостью. В этом случае процессы испарения и конденсации идут с одинаковой скоростью.

Поскольку плотность пара и его парциальное давление связаны соотношением (10.1), то относительную влажность можно определить как отношение парциального давления водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:

Таким образом, относительная влажность зависит не только от абсолютной влажности, но и от температуры воздуха.

Докажите, что относительная влажность воздуха резко уменьшается при возрастании температуры.

Значения давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах приведены в таблице 1.

1. Водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным при значении температуры t₁ = 6,0 °С. Какой будет его относительная влажность, если температура воздуха поднимется до t₂ = 10 °С; t₃ = 16 °С; t₄ = 24 °С; t₅ = 30 °С; t₆ = 50 °С? Сделайте вывод, как изменяется относительная влажность воздуха при увеличении температуры.

2. Как правило, мы чувствуем себя комфортно, когда парциальное давление водяного пара при комнатной температуре (t = 20 °С) составляет примерно р_п = 1,1 кПа. Какова при этом относительная влажность воздуха?

Когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при той же температуре, говорят, что воздух насыщен водяными парами. Если же плотность водяного пара превышает плотность насыщенного пара, то пар в воздухе считают пересыщенным. Такое состояние является неустойчивым и заканчивается конденсацией.

Давление насыщенного пара уменьшается при понижении температуры (см. табл. 1). Из формулы (10.3) следует, что при одном и том же давлении водяного пара относительная влажность тем выше, чем ниже температура, и при некотором её значении может стать равной 100 %.

Температуру, при которой водяной пар в результате изобарного охлаждения становится насыщенным, называют точкой росы.

Если относительная влажность меньше 100 %, то точка росы всегда ниже температуры воздуха и тем ниже, чем меньше относительная влажность.

Какой должна быть точка росы, чтобы на деревьях появился иней?

Источник