Зависимость температуры от влажности: понятие влажности, ее типы и их определения, графики зависимости влажности от температуры, таблица, примеры

понятие влажности, ее типы и их определения, графики зависимости влажности от температуры, таблица, примеры

Влажность — это доля водяного пара, содержащегося в воздухе. Различают 2 типа влажности: абсолютная и относительная.

Абсолютная влажность — это количество водяного пара (в граммах), содержащегося в 1 м³ воздуха. Измеряется в г/м³.

Данный показатель зависит от температуры воздуха, так теплый воздух способен удержать большее количество влаги, чем холодный. Поэтому максимальное значение абсолютной влажности воздуха летом выше, чем зимой.

Относительная влажность (Rh) — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в %. Если воздух насыщен водяным паром до максимально возможного уровня, относительная влажность такого воздуха составляет 100%.

В таблице ниже и на графике справа представлены данные, показывающие зависимость абсолютной влажности воздуха от его температуры.

Пример: При температуре 20 °С воздух максимально может содержать 17,3 г/м³ водяного пара. Это означает, что в течение холодного времени года, когда наблюдается самая существенная разница между температурой воздуха на улице и в помещении, воздух будет особенно активно поглощать воду. В отапливаемой комнате воздух с температурой 25 °С может максимально впитать 23 г/м³ воды, в то время как при температуре 0°C холодный воздух уже не в состоянии впитать так много влаги и может удержать только 4,84 г/м³ воды. Проветривая помещение зимой, мы делаем комнатный воздух еще суше, так как холодный уличный воздух содержит минимальное количество воды, и после того, как он прогреется, ему потребуется больше увлажнения.

°C \ Rh	40%	45%	50%	55%	60%	65%	70%	75%	80%	85%	90%	95%	100%
— 5 °C	1,3	1,46	1,62	1,78	1,94	2,21	2,27	2,43	2,59	2,75	2,92	3,09	3,24
0 °C	1,94	2,18	2,42	2,66	2,9	3,14	3,39	3,63	3,87	4,11	4,36	4,6	4,84
+ 5 °C	2,72	3,06	3,4	3,74	4,08	4,42	4,76	5,1	5,44	5,78	6,12	6,46	6,8
+ 10 °C	3,76	4,23	4,7	5,17	5,64	6,11	6,58	7,05	7,52	7,99	8,46	8,93	9,4
+ 15 °C	5,12	5,76	6,4	7,04	7,68	8,32	8,9	9,6	10,24	10,88	11,52	12,26	12,8
+ 20 °C	6,92	7,79	8,65	9,52	10,38	11,25	12,11	12,98	13,84	14,7	15,57	16,44	17,3
+ 25 °C	9,2	10,35	11,5	12,65	13,8	14,95	16,1	17,25	18,4	19,55	20,7	21,85	23
+ 30 °C	12,12	13,64	15,15	16,66	18,18	19,7	21,21	22,73	24,24	25,76	27,27	28,8	30,3

Влажность воздуха — формулы, определение, примеры

Все дело в разной влажности воздуха. Интуитивно вы легко определяете, где воздух более влажный: у берегов водоемов, в бассейне, в ванной комнате. Но что такое влажность в физике? Можно ли измерить ее количественно? От чего она зависит? На эти и многие другие вопросы мы получим ответы в статье.

Начнем издалека: чтобы основательно разобраться в теме, нам необходимо понять, что такое испарение и насыщенный пар.

Испарение

Испарение — это парообразование, которое происходит на поверхности жидкости.

«Постойте, — можете возразить вы. — Что-то подобное мы уже изучали в главе “Тепловые явления”. Разве за парообразование не отвечает процесс кипения?»

И это отличный вопрос! Дело в том, что кипение происходит только при температуре кипения и этот процесс затрагивает весь объем жидкости. Испарение же способно происходить при любой температуре и только на поверхности.

В чем причина этого процесса?

Как мы знаем, молекулы жидкости находятся в бесконечном хаотичном движении. При этом скорости молекул отличаются друг от друга, и если быстрая молекула окажется у поверхности жидкости, ей удастся вырваться, вылететь из вещества. Частиц, подобных ей, достаточно много, и процесс будет происходить до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Если вы оставите стакан с водой без присмотра на пару минут, вряд ли произойдет что-то непоправимое — вы не заметите, что объем изменился. Но стоит забыть про емкость на пару дней, как от воды не останется и следа.

Скорость испарения зависит от трех факторов. Первый — это род вещества: некоторые жидкости испаряются быстрее, чем остальные. Это происходит потому, что молекулы обладают меньшими силами притяжения: можно легко их преодолеть и вырваться на свободу. Так, эфир является более «независимым», чем пресная вода, он испаряется очень и очень быстро.

Также испарение зависит от температуры, причем эта зависимость прямо пропорциональна: чем больше температура, тем большее количество молекул вылетает из жидкости.

На процесс испарения влияет и площадь поверхности жидкости. Как вы думаете, кто будет чемпионом по количеству вылетевших молекул: океан или маленькая лужица? Думаем, ответ здесь очевиден. Эта зависимость легко прослеживается и в бытовых вопросах: если вы случайно разлили что-то на пол, стоит растереть лужу по всей его поверхности — так она быстрее высохнет. А чтобы белье быстрее высохло, лучше его расправить, чем развесить в мятом состоянии.

Наряду с процессом испарения происходит и обратный ему процесс: часть молекул, вылетевших с поверхности жидкости, вновь возвращается в нее.

Когда количество молекул, вылетевших из жидкости, равно количеству молекул, вернувшихся в жидкость, наступает так называемое динамическое равновесие. С этого момента число молекул пара над жидкостью будет постоянным.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Насыщенный пар

Насыщенный пар — пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

В таком случае ненасыщенный пар — пар, который не находится в динамическом равновесии. Это означает, что количество молекул, находящееся над жидкостью, не постоянно и процесс испарения продолжается.

На нашей планете вода испаряется непрерывно: с поверхностей рек, озер, морей, океанов, а также с растительных и ледяных покровов. Атмосфера всегда наполнена водяным паром — тут-то в дело и вступает понятие влажности.

Понятие влажности. Абсолютная и относительная влажность

Влажность воздуха — это содержание в нем водяных паров. В физике разделяют абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м³ при данных условиях.

Если это определение кажется вам знакомым, то неудивительно: отношение массы к объему носит название плотность, так что под абсолютной влажностью мы подразумеваем плотность водяного пара. Измеряется она в кг/м³, но часто в таблицах и задачах можно встретить и единицу измерения г/м³.

Абсолютная влажность прямо пропорциональна массе водяных паров: чем их больше, тем больше и абсолютная влажность, и обратно пропорциональна объему воздуха. Так, при равной массе водяных паров абсолютная влажность воздуха будет больше в той емкости, у которой объем меньше, и наоборот.

Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Чтобы наглядно увидеть разницу между абсолютной и относительной влажностью, давайте посмотрим на сравнительную таблицу.

	Абсолютная влажность	Относительная влажность
Обозначение
Единица измерения	кг/м3	%
Формула	— масса пара (воды) в воздухе, кг — объем воздуха, м3	— абсолютная влажность, кг/м3 — плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, кг/м3

Для чего было необходимо вводить относительную влажность, если абсолютная довольно емко количественно описывает явление? Дело в том, что организм человека и других живых существ достаточно чутко реагирует на малейшие изменения влажности. Для комфортного существования каждого организма необходимо определенное процентное соотношение водяного пара относительно максимально возможного значения, так что введение относительной величины упростило многие расчеты для ученых.

Для определения относительной влажности необходимо учитывать плотность насыщенного водяного пара. Но как ее найти? Без паники!

Плотность и давление насыщенного пара зависят от температуры. Эти соотношения уже рассчитаны учеными, так что мы можем воспользоваться плодами их труда: для нашего удобства в конце учебника по физике и в интернете даны соответствующие таблицы.

Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры

Температура, °C	Давление, мм рт. ст.	Плотность пара, г/см3
−10	1,95	2,14
−8	2,32	2,54
−6	2,76	2,09
−4	3,28	3,51
−2	3,88	4,13
0	4,58	4,84
2	5,3	5,6
4	6,1	6,4
6	7,0	7,3
8	8,0	8,3
10	9,2	9,4

Таким образом, эта таблица еще раз доказывает, что:

• процесс испарения возможен при любой температуре;
• с ростом температуры увеличиваются плотность и давление насыщенного пара.

Нужно ли всегда рассчитывать влажность с помощью формул? Только представьте: в бассейн вы берете с собой не только плавательный костюм и шапочку, но еще и ручку, блокнот, калькулятор, учебник по физике.

Звучит странно, не правда ли? Как тогда узнать, какая влажность воздуха в бассейне?

Все просто: с помощью измерительных приборов.

Приборы для измерения влажности

Основные приборы для измерения влажности — психрометрический, волосяной и конденсационный гигрометры. Давайте познакомимся со всеми по порядку.

Психрометрический гигрометр

В устройство психрометрического гигрометра входят два обыкновенных термометра: сухой и влажный (его конец обмотан тканью, опущенной в воду). Градусники дают разные показания: по этой разности температур с помощью специальных таблиц и определяют влажность воздуха.

Составим алгоритм работы с психрометрическим гигрометром (психрометром):

1. Зафиксировать показания сухого и влажного термометров.

2. Найти разницу их значений.

3. Сопоставить пункты 1 и 2 с помощью психрометрической таблицы.

Давайте закрепим полученные знания на задаче.

Предположим, сухой термометр зафиксировал температуру, равную 22 °С, а влажный — температуру, равную 19 °С. Чему будет равна влажность воздуха?

Решение.

Рассчитаем разницу значений температур: 22 − 19 = 3.

Найдем в таблице столбец со значением температуры по сухому термометру и сопоставим ее с разницей показаний. Влажность воздуха будет равна 76%.

Ответ: влажность воздуха равна 76%.

Волосяной гигрометр

С волосяным гигрометром дела обстоят куда проще. Его действие основано на способности волоса увеличивать свою длину при росте влажности воздуха (думаем, многие из вас сталкивались с проблемой испорченной прически в особенно пасмурные дни). Вследствие изменения длины волоса стрелка перемещается, указывая на соответствующее значение относительной влажности на круговой шкале.

Конденсационный гигрометр

С помощью конденсационного гигрометра можно определить относительную влажность воздуха по точке росы.

Готовы предположить, что сейчас вы напряглись, так как появилась новая непонятная физическая величина. Уверяем вас, в ней нет ничего сложного.

Точка росы — это температура воздуха, при которой содержащийся в нем пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу.

Для определения этой точки также существует таблица. Обещаем, последняя на сегодня.

Как температура влияет на показания измерителя относительной влажности?

Хотя для большинства самодельных проектов, вероятно, не потребуется проверка относительной влажности (RH), могут быть случаи, когда может оказаться полезным знание условий влажности окружающей среды.

Например, вы можете захотеть провести тест относительной влажности в вашем доме после того, как компания по устранению ущерба, нанесенного водой, объявит, что они завершили свои операции по высыханию. Высокая влажность окружающей среды в помещении может свидетельствовать о том, что в помещении все еще есть материалы, подверженные влиянию влаги, и что операции сушки еще не завершены.

Есть и другие примеры случаев, когда вам может понадобиться использовать термогигрометр, также известный как измеритель относительной влажности, например, когда вы готовитесь к укладке паркета, проверяете отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха (HVAC). системы или при оценке риска образования плесени в подвале. Однако для какой бы задачи вы в конечном итоге ни использовали свой измеритель относительной влажности, вы, вероятно, захотите убедиться, что показания относительной влажности, которые вы получаете, являются максимально точными.

Обеспечение точности измерителя относительной влажности может быть затруднено, так как показания относительной влажности могут зависеть от нескольких различных факторов, таких как:

1. Размещение датчика.

2. Загрязнения на чувствительном элементе.

3. Температура проверяемой комнаты.

Первая проблема легко контролируется, и различные измерители относительной влажности обычно содержат советы по размещению, включенные в руководство пользователя, чтобы помочь вам избежать проблем.

Вторая проблема связана с обслуживанием и хранением. Чтобы предотвратить эту проблему, не держите датчик термогигрометра снаружи, когда он не используется, по возможности храните его в футляре. Если датчик относительной влажности слишком сильно загрязнен, его необходимо заменить.

Тем не менее, третья проблема, температура окружающей среды, может быть упущена многими энтузиастами-любителями при проверке точности измерителя относительной влажности.

Как температура влияет на показания относительной влажности и как решить эту проблему?

Как различные температуры влияют на воздух, насыщенный влагой.

Вот почему температура помещения может иметь большое влияние на показания относительной влажности. Как отмечается на веб-сайте Sciencing.com: «По мере повышения температуры воздуха воздух может удерживать больше молекул воды, а его относительная влажность снижается. Когда температура падает, относительная влажность увеличивается».

По сути, более теплый воздух нуждается в большем количестве влаги, чтобы достичь точки насыщения, в то время как более холодный воздух имеет гораздо более низкий порог насыщения — относительно текущей температуры. Отсюда и название «относительная» влажность. Так, если в двух разных комнатах присутствует одинаковое количество влаги, а в одной комнате на 96 градусов по Фаренгейту, в то время как в другом — 40 градусов по Фаренгейту, показания относительной влажности для первой комнаты будут ниже, чем для второй, поскольку влаге в этой комнате будет труднее конденсироваться в воду.

Работа с экстремальными температурами в Тестирование относительной влажности

Существует несколько способов работы с высокими или низкими температурами при тестировании влажности:

1. Контроль температуры окружающей среды. Если вы проверяете значения относительной влажности в помещении и используете климат-контроль, просто установите комнатную температуру на значение, оптимальное для вашего измерителя относительной влажности, и дайте температуре в помещении стабилизироваться, прежде чем снимать показания. Это помогает полностью избежать проблемы влияния температуры на относительную влажность.

2. Несколько показаний. В ситуациях, когда температура окружающей среды для чтения регулярно меняется в течение дня, попробуйте выполнить несколько измерений, когда температура высокая, низкая и промежуточная. Например, вы можете проверить относительную влажность, когда прохладно утром, в разгар жары в 14 или 15 часов и в сумерках, когда она умеренная.

3. Вместо этого проверьте точку росы. Если ваш измеритель относительной влажности имеет настройку точки росы, рассмотрите возможность использования ее вместо настройки относительной влажности. Этот параметр говорит вам, какой температуры воздух должен достичь, чтобы стать насыщенным. Точка росы иногда считается более надежной оценкой фактического содержания влаги в воздухе, поскольку на нее не влияет температура.

Некоторые из этих методов работы с высокими или низкими температурами при измерении относительной влажности проще, чем другие, а некоторые требуют, чтобы ваш влагомер обладал особыми возможностями.

Итак, при самостоятельной проверке относительной влажности обязательно узнайте, какая сейчас температура и как она может повлиять на показания относительной влажности. Кроме того, помните, что температура также может влиять на показания содержания влаги в строительных материалах, поэтому здесь также может потребоваться поправка на температуру.

Темы: Точность влагомера Правая сторона Термогигрометры

Как связаны температура и влажность

••• Akchamczuk/iStock/GettyImages

Обновлено 23 апреля 2018 г. . Понимание этих явлений требует знания взаимодействия между температурой и влажностью. Температура влияет на влажность, которая, в свою очередь, влияет на возможность выпадения осадков. Взаимодействие температуры и влажности также напрямую влияет на здоровье и самочувствие человека. Относительная влажность и точка росы, значения, обычно используемые метеорологами, дают возможность понять это взаимодействие.

TL;DR (слишком длинно, не читал)

Температура и влажность влияют на погоду на Земле, здоровье и благополучие людей. Изменения температуры воздуха влияют на то, сколько водяного пара может удерживать воздух. Такие значения, как относительная влажность и точка росы, помогают описать это влияние на погоду.

Относительная влажность

Атмосфера Земли содержит воду в виде водяного пара, кристаллов льда или осадков. Относительная влажность представляет собой процент водяного пара в воздухе, который изменяется при изменении температуры воздуха. Например, полностью насыщенный воздух при постоянном давлении не может больше удерживать молекулы воды, что дает относительную влажность 100 процентов. По мере повышения температуры воздуха воздух может удерживать больше молекул воды, и его относительная влажность уменьшается. Когда температура падает, относительная влажность увеличивается. Высокая относительная влажность воздуха возникает, когда температура воздуха приближается к значению точки росы. Таким образом, температура напрямую связана с количеством влаги, которое может удерживать атмосфера.

Точка росы

Когда относительная влажность достигает 100 процентов, образуется роса. Точка росы относится к температуре, при которой воздух достигает насыщения молекулами воды. Более теплый воздух может содержать больше молекул воды, и по мере того, как этот теплый воздух охлаждается, он теряет водяной пар в виде конденсата. Более высокая точка росы означает более высокое содержание влаги в воздухе, что приводит к некомфортно влажным условиям с облачностью и вероятностью осадков. Сам воздух насыщен, когда точка росы соответствует температуре воздуха. Люди находят точку росы 55 или ниже гораздо более сухой и комфортной, чем более высокая точка росы. Точка росы никогда не превышает температуру воздуха. Самая высокая зарегистрированная точка росы составляет 95 в Саудовской Аравии в 2003 г.

Воздействие на комфорт и здоровье

Температура и влажность влияют на уровень комфорта людей, а также на их здоровье. Высокая влажность и жара означают, что в воздухе больше воды, которая может переносить молекулы запаха дальше, что приводит к значительному зловонию летом вокруг источников бактерий, таких как мусор.

Режимы упражнений должны учитывать температуру и влажность, чтобы избежать рисков для здоровья. Это потому, что человеческое тело полагается на испарение пота, чтобы привести к охлаждению. Если воздух одновременно горячий и влажный, организм не может эффективно испарять пот, что может привести к обезвоживанию, перегреву и даже смерти. Как и в засушливых условиях и при сильной жаре, гидратация становится ключевым моментом.

Недавние исследования выявили связь между влажностью, температурой и здоровьем населения. Температура и влажность напрямую влияют на передачу вируса гриппа в регионах с умеренным климатом. Активность гриппа возрастает зимой в умеренных зонах каждого полушария. Вирус гриппа процветает, когда температура наружного воздуха становится ниже. В то время как относительная влажность зимой выше, относительная влажность в помещении намного суше из-за отопления. Воздействие холодного наружного воздуха и сухого воздуха в помещении увеличивает передачу вируса гриппа. Исследования показывают, что аэрозольный вирус гриппа более стабилен при более низкой относительной влажности. Период полураспада вируса падает при более высоких температурах, и он не может так легко распространяться. Кроме того, температура и влажность делают людей более восприимчивыми к гриппу. Холодный воздух, который также является сухим, проходит через дыхательные пути и тормозит мукоцилиарный клиренс. Метаболические функции также снижаются при более низких температурах. Поражаются даже капли из дыхательных путей, поскольку меньшая влажность приводит к испарению таких капель, уменьшению их размера и увеличению их способности перемещаться дальше. Это увеличивает возможность передачи гриппа в умеренном климате.

Риск сердечно-сосудистых заболеваний также возникает в результате изменений температуры и влажности. Исследователи обнаружили, что существует совместное влияние температуры и влажности на смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. В условиях низких температур и высокой влажности смертность от сердечно-сосудистых заболеваний увеличивалась. Это может быть связано с высокой влажностью, влияющей на риск тромбообразования, в сочетании с различными реакциями человеческого организма на холодовой стресс.

Статьи по теме

Ссылки

• Национальная служба погоды: точка росы и влажность
• University of Illinois: WW2010: Наблюдаемая температура точки росы
• Journal of Virology: Роль влажности и температуры в формировании сезонности гриппа
• PBS NewsHour: 8 фактов о влажности, которых вы не знали

Об авторе

3 J

3 J 9 Дайанн Дотсон — научный писатель со степенью в области зоологии/экологии и эволюционной биологии.