Влажный воздух. Параметры влажного воздуха.
Пряжа из мохера купить купить пряжу на бобине мохер домпряжи.рф.
Влажный воздух
| Хочу такой же калькулятор себе на сайт | |
| Настройка ID-диаграммы по умолчанию | |
|---|---|
| Минимальная температура | °С |
| Максимальная температура | °С |
| Минимальное влагосодержание | г/кг |
| Максимальное влагосодержание | г/кг |
| Расчет ID-диаграммы | |
| Параметр | Точка 1 |
| Температура | °С |
| Влажность | % |
| Влагосодержание | г/кг |
| Энтальпия | кДж/кг |
| Парц.давление | кПа |
| Точка росы | °С |
| Хочу такой же калькулятор себе на сайт | |
Влажный воздух, как мы уже определились, это смесь сухого воздуха с водяным паром, причем смесь эта не находится в состоянии равновесия, т.е. постоянно меняется, и именно эта неравновесность представляет огромную сложность в изучении. Без неё книги о влажном воздухе превратились бы в пару абзацев.
Как и у любого вещества, у влажного воздуха есть основные параметры, определяющие его состояние, и достаточно трех независимых из них, чтобы полностью определить его состояние. Однако, из-за сложности ввиду неравновесности, а также для удобства описания процессов обычно выделяют 6 основных параметров влажного воздуха. Перечислим их:
I-d диаграмма влажного воздуха
Наиболее полное представление о возможных состояниях влажного воздуха с использованием всех шести вышеперечисленных параметров даёт I-d диаграмма влажного воздуха (Диаграмма Рамзина):
Она выполняется для какого-либо определенного давления и на ней изображены изолинии по оставшимся пяти параметрам. Очевидно, что наиболее распространена диаграмма, построенная для давления в одну атмосферу (см. рис. выше). В случае, если необходимо исследовать влажный воздух при различных давлениях, существует соответствующая диаграмма с линиями изобар.
Но мы обратимся к диаграмме Рамзина. Ещё раз особо отметим, что диаграмма построена строго для определенного давления, а потому один из трех независимых параметров уже задан. Это следует помнить всегда!
Параметры влажного воздуха
Но мы, наверное, уже далеко забрались, так и не объяснив, что такое влагосодержание, энтальпия и уж тем более парциальное давление водяного пара. Начнём с простого. Касательно температуры и давления вопросов, я думаю, не возникает.
Влагосодержание
Парциальное давление водяного пара
Вернёмся к влажному воздуху. Он в своём составе имеет водяной пар. Парциальным давлением водяного пара влажного воздуха называется то давление, которое обретет водяной пар в замкнутом объёме, если из этого объема убрать весь сухой воздух. Очевидно, что в воздухе водяного пара совсем мало (об этом нам говорит влагосодержание, которое измеряется величинами порядка 0.005. 0.03 кг/кг), а, значит, при исчезновении сухого воздуха из некого объёма, оставшийся пар будет вполне вольготно себя чувствовать в предоставленном объеме, следовательно, иметь низкое давление. Это означает, что и парциальное давление водяного пара достаточно низко. Действительно, оно измеряется тысячами Паскалей, а ведь атмосферное давление воздуха равно примерно ста тысячам Паскалей. Снова вернемся к поглощаемым каплям.
Относительная влажность
Энтальпия
Процессы изменения параметров влажного воздуха
Выделяют следующие процессы, которые будут рассмотрены в соответствующих статьях:
Расчет парциального давления насыщенного водяного пара внутреннего воздуха.
Калькулятор определяет парциальное давления водяного пара внутреннего воздуха помещения в зависимости от:
Определение парциального давления водяного пара внутреннего воздуха помещения.
Введите температуру (T0)
Введите относительную влажность воздуха (f1)
Формула расчета парциального давления насыщенного водяного пара:
Формула расчета парциального давления насыщенного водяного пара внутреннего воздуха помещения:
Примечание.
Расчет выполнен на основании п.8.6. и п. 8.1. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Парциальное давление насыщенного водяного пара по данным формулам определяется в пределах температур от минус 40 °С до плюс 45 °С.
Относительная влажность воздуха в помещениях определяется согласно п.5.7. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
В комментарии приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.
Поделиться ссылкой:
Похожие темы:
Найдите нас
Адрес
Россия
Часы
Понедельник—пятница: 8:00–17:00
E-mail gidrotgv@yandex.ru
Follow us
О сайте
Эксплуатация опасных производственных объектов.
§ 10. Влажность воздуха
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Физика. 10 класс |
| Книга: | § 10. Влажность воздуха |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Понедельник, 22 Ноябрь 2021, 14:31 |
Оглавление
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 ρп 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 ρп к плотности ρн 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.
| –20 | 0,103 | 0,85 | 8 | 1,06 | 8,3 |
| –18 | 0,125 | 1,05 | 10 | 1,228 | 9,4 |
| –16 | 0,151 | 1,27 | 12 | 1,402 | 10,7 |
| –14 | 0,181 | 1,51 | 14 | 1,598 | 12,1 |
| –12 | 0,217 | 1,80 | 16 | 1,817 | 13,6 |
| –10 | 0,260 | 2,14 | 18 | 2,063 | 15,4 |
| –8 | 0,337 | 2,54 | 20 | 2,338 | 17,3 |
| –6 | 0,368 | 2,99 | 22 | 2,643 | 19,4 |
| –4 | 0,437 | 3,51 | 24 | 2,984 | 21,8 |
| –2 | 0,517 | 4,13 | 26 | 3,361 | 24,4 |
| 0 | 0,611 | 4,84 | 28 | 3,780 | 27,2 |
| 2 | 0,705 | 5,60 | 30 | 4,242 | 30,3 |
| 4 | 0,813 | 6,40 | 40 | 7,37 | 51,2 |
| 6 | 0,934 | 7,3 | 50 | 12,3 | 83,0 |
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 рп = 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?
Приборы для измерения влажности. Относительную влажность воздуха обычно измеряют психрометром, состоящим из двух термометров — сухого и влажного (рис. 61). Сухой термометр показывает температуру воздуха. Резервуар влажного термометра обёрнут тканью, смачиваемой водой. Вода с ткани испаряется, охлаждая при этом термометр. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода и тем сильнее охлаждается влажный термометр. И наоборот — при большой относительной влажности воздуха влажный термометр охлаждается незначительно.
При 100%-ной относительной влажности вода и её пар находятся в динамическом равновесии и показания обоих термометров совпадают.
Зная показания сухого и влажного термометров, относительную влажность воздуха определяют, используя специальную таблицу, называемую психрометрической (табл. 2).
| Показания сухого термометра, °С | Разность показаний сухого и влажного термометров, °С | ||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Относительная влажность, % | |||||||||||
| 0 | 100 | 81 | 63 | 45 | 28 | 11 | — | — | — | — | — |
| 2 | 100 | 84 | 68 | 51 | 35 | 20 | — | — | — | — | — |
| 4 | 100 | 85 | 70 | 56 | 42 | 28 | 14 | — | — | — | — |
| 6 | 100 | 86 | 73 | 60 | 47 | 35 | 23 | 10 | — | — | — |
| 8 | 100 | 87 | 75 | 63 | 51 | 40 | 28 | 18 | 7 | — | — |
| 10 | 100 | 88 | 76 | 65 | 54 | 44 | 34 | 24 | 14 | 5 | — |
| 12 | 100 | 89 | 78 | 68 | 57 | 48 | 38 | 29 | 20 | 11 | — |
| 14 | 100 | 89 | 79 | 70 | 60 | 51 | 42 | 34 | 25 | 17 | 9 |
| 16 | 100 | 90 | 81 | 71 | 62 | 54 | 45 | 37 | 30 | 22 | 15 |
| 18 | 100 | 91 | 82 | 73 | 65 | 56 | 49 | 41 | 34 | 27 | 20 |
| 20 | 100 | 91 | 83 | 74 | 66 | 59 | 51 | 44 | 37 | 30 | 24 |
| 22 | 100 | 92 | 83 | 76 | 68 | 61 | 54 | 47 | 40 | 34 | 28 |
| 24 | 100 | 92 | 84 | 77 | 69 | 62 | 56 | 49 | 43 | 37 | 31 |
| 26 | 100 | 92 | 85 | 78 | 71 | 64 | 58 | 51 | 46 | 40 | 34 |
| 28 | 100 | 93 | 85 | 78 | 72 | 65 | 59 | 53 | 48 | 42 | 37 |
| 30 | 100 | 93 | 86 | 79 | 73 | 67 | 61 | 55 | 50 | 44 | 39 |
Как изменится разность показаний термометров психрометра в кабинете физики после влажной уборки?
Живые организмы и растения весьма восприимчивы к относительной влажности воздуха. При температуре 20–25 °С наиболее благоприятная для человека относительная влажность составляет 40–60 %.
При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи затрудняется, что приводит к нарушению важнейших биологических механизмов регулирования температуры тела.
При низкой влажности происходит интенсивное испарение с поверхности тела и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, лёгких, что приводит к ухудшению самочувствия. При низкой влажности в воздухе дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, что также небезопасно для человека. В случае низкой влажности воздуха интенсивность испарения с листьев увеличивается, и при малом запасе влаги в почве они быстро вянут и засыхают.
Влажность воздуха необходимо учитывать и в различных технологических процессах, таких, например, как сушка и хранение готовых изделий. Стальные изделия при высокой влажности быстро ржавеют. Сохранение произведений искусства и книг также требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Большое значение имеет влажность в метеорологии для предсказания погоды. Если воздух у поверхности Земли охлаждается ниже точки росы, то могут образовываться туман, роса или иней.
1. Что называют абсолютной и относительной влажностями воздуха? В каких единицах их измеряют?
2. Что называют точкой росы?
3. Как можно найти относительную влажность воздуха, если известны его температура и точка росы?
4. Как изменяются абсолютная и относительная влажности воздуха при его нагревании?
5. На каких физических явлениях основано действие психрометра?
6. Можно ли, используя психрометр, определить относительную влажность воздуха, температура которого ниже 0°C?
Пример 1. Температура воздуха в комнате t1 = 24 °С, а его относительная влажность φ1 = 45 %. На улице температура и относительная влажность воздуха t2 = 2,0 °С и φ2 = 80 % соответственно. Каким будет направление движения водяных паров, если открыть форточку: с улицы в комнату или из комнаты на улицу?
Решение: При температуре воздуха t1 = 24 °С давление насыщенных паров рн1 = 2,984 кПа, а при температуре t2 = 2,0 °С — рн2 = 0,705 кПа (см. таблицу 1 § 10). Тогда давление водяного пара в комнате
, следовательно, пар выходит из комнаты на улицу.
Ответ: пар выходит из комнаты на улицу.
Пример 2. Вечером при температуре t1 = 20 °С относительная влажность воздуха φ1 = 60 %. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до t2 = 12 °С?
Решение: Для того чтобы узнать, выпадет ли роса при понижении температуры воздуха до t2 = 12 °С, необходимо сравнить плотность (давление) насыщенного пара при этой температуре с плотностью (парциальным давлением) пара при температуре t1 = 20 °С.
Поскольку ( ), то имеющегося в воздухе количества водяного пара недостаточно для насыщения, роса не выпадет.
Ответ: роса не выпадет.
Упражнение 6
1. При температуре t = 16 °С парциальное давление водяного пара в воздухе pп = 1,2 кПа. Определите относительную влажность воздуха.
3. При температуре t = 18 °С относительная влажность воздуха φ = 61 %. При какой температуре начнёт выпадать роса?
5. Определите относительную и абсолютную влажности воздуха, если сухой и влажный термометры психрометра показывают tс = 14 °С и tв = 10 °С соответственно.
6. При температуре t = 20 °С относительная влажность воздуха φ = 44 %. Определите показания влажного термометра психрометра.
7. По результатам соответствующих измерений учащимися была составлена таблица:
| Вместимость кабинета V, м 3 | Температура воздуха t, °С | Относительная влажность воздуха φ, % | Масса водяного пара в воздухе m, кг |
| 240 | 20,0 | 45,0 | ? |
Определите массу водяного пара в воздухе в учебном кабинете.
8. Показания сухого и влажного термометров психрометра tс = 24 °С и tвл = 17 °С соответственно. Определите температуру, при которой водяной пар в помещении станет насыщенным.
9. На рисунке 61.1 представлен график зависимости парциального давления насыщенного водяного пара от температуры. Точками 1 и 2 обозначены начальное и конечное состояния ненасыщенного водяного пара, определяемые температурой и парциальным давлением. Пар входит в состав влажного воздуха. Определите, на сколько изменилась относительная влажность водяного пара.
