Měření vlhkosti vnitřního vzduchu – zařízení a jednotky měření, stručně vzorec

Látky se mohou měnit z pevného do kapalného skupenství a z kapalného do plynného skupenství. Poslední přeměna se nazývá vaporizace, ke které může dojít vypařováním nebo varem.

K varu dochází při specifické teplotě pro každou kapalinu. K odpařování kapaliny naopak dochází při jakékoli teplotě.

To znamená, že k vypařování na naší planetě dochází nepřetržitě: voda se vypařuje z povrchů jezer, oceánů, řek, různé vegetace atd. Výsledkem je, že vzduch v naší atmosféře vždy obsahuje vodní páru.

Влажность — je pojem, který charakterizuje obsah vodní páry v atmosféře. V této lekci si prověříme pojmy absolutní a relativní vlhkost vzduchu, rosný bod a seznámíme se s přístroji na měření vlhkosti vzduchu.

Absolutní a relativní vlhkost

Množství vodní páry ve vzduchu při dané teplotě určuje stupeň vlhkosti. Ale jak lze tento stupeň posoudit? K tomu nám pomohou dvě nové definice: absolutní vlhkost a relativní vlhkost.

Absolutní vlhkost $rho$ je fyzikální veličina, která ukazuje, kolik gramů vodní páry je obsaženo ve vzduchu o objemu $1 prostor m^3$ za daných podmínek, tedy hustoty vodní páry.
$rho = frac$.

Upozorňujeme, že při výpočtu hustoty různých látek jsme použili standardní měrnou jednotku – $frac$. Pro absolutní vlhkost je obvyklé používat nesystémovou jednotku měření hustoty – $frac$.

Stupeň vlhkosti je určen tím, jak blízko nebo daleko je vodní pára od nasycení.

• Čím více vodní páry je ve vzduchu, tím blíže je pára k nasycení.
• Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více vodní páry je potřeba k jeho nasycení.

Připomeňme si: sytá pára je pára, která je v dynamické rovnováze se svou kapalinou. Počet molekul opouštějících kapalinu se rovná počtu molekul, které se do ní vracejí.

Vzhledem k tomu, že známe pouze absolutní vlhkost, nelze říci, zda je vzduch suchý nebo vlhký, nebo jak blízko je stavu nasycení.

Vodní pára obsažená ve vzduchu je nejčastěji nenasycená. Pokud by vodní pára ve vzduchu byla vždy nasycená, pak by nikdy vše na zemském povrchu nevyschlo.

Relativní vlhkost vzduchu $varphi$ je poměr absolutní vlhkosti vzduchu $rho$ k hustotě $rho_0$ nasycené vodní páry při stejné teplotě, vyjádřený v procentech.
$varphi = frac cdot 100 %$.

To znamená, že relativní vlhkost charakterizuje procento vlhkosti ve vzduchu. Za nejpříznivější relativní vlhkost pro člověka se považuje $40-60%$.

Chcete-li se plně naučit používat výše uvedené vzorce, podívejte se na lekci o řešení problémů na toto téma.

Rosný bod

V každém případě je ve vzduchu vodní pára. Pokud snížíme teplotu vzduchu, pak při určité teplotě budeme schopni přivést páru v něm obsaženou, do bodu nasycení.

Pokud poté budete teplotu dále snižovat, pára začne kondenzovat. V důsledku toho se tvoří mlha a padají kapky rosy. Zde máme další novou hodnotu, která také charakterizuje vlhkost vzduchu: rosný bod.

Rosný bod je teplota, při které se vodní pára ve vzduchu nasytí.

Vlhkost vzduchu se měří pomocí speciálních přístrojů: kondenzačních a vlasových vlhkoměrů a psychrometrů.

Kondenzační vlhkoměr

Podívejme se na strukturu a princip činnosti kondenzačního vlhkoměru (obrázek 1). Lze jej použít k určení absolutní vlhkosti vzduchu na základě rosného bodu.

Jeho základem je malá kovová krabička. 1. Jeho přední stěna 2 obklopený prstenem 3. Povrchy těchto prvků jsou dobře leštěné. Mezi nimi je umístěno tepelně izolační těsnění. 4. Na samotné krabici je připevněna gumová žárovka. 5. Uvnitř krabičky je vložen teploměr. 6.

Naplňte krabici například éterem. Už víte, že tato tekutina se poměrně rychle odpařuje. Začneme foukat vzduch skrz krabici pomocí žárovky. Tím urychlíme odpařování éteru a krabička rychle vychladne. Brzy se na vyleštěném povrchu objeví kapky rosy.

Všimněme si teploty, která je v tuto chvíli pozorována. Takto jsme to určili rosný bod. Bylo to v tuto chvíli pára se nasytila.

Dále pomocí speciálních tabulek můžete určit absolutní vlhkost vzduchu.

Vzhled typického laboratorního vlhkoměru je znázorněn na obrázku 2.

Vlasový vlhkoměr

Podle názvu tohoto zařízení můžete odhadnout, že někde v jeho struktuře jsou vlasy. A skutečně, funkce vlasového vlhkoměru (obrázek 3) je založena na jedné zajímavé vlastnosti lidských vlasů. Faktem je, že když se relativní vlhkost vzduchu zvýší, vlasy se prodlouží.

Stupnice tohoto zařízení již obsahuje hodnoty relativní vlhkosti vzduchu. Když se relativní vlhkost zvýší, vlasy se prodlouží, a když se sníží, zkrátí se. Šipka se pohybuje po stupnici a ukazuje relativní vlhkost vzduchu.

Psychrometr

Psychrometr (z latinského psychros – chlad, metrio – měřit) je znázorněn na obrázku 4.

Toto zařízení se skládá ze dvou teploměrů. Konec jednoho z nich je zabalen do látky a spuštěn do vody. Voda se odpaří a teploměr se ochladí. Teploměry budou ukazovat různé hodnoty.

K odpařování dochází méně intenzivně při vysoké relativní vlhkosti a intenzivněji při nízké relativní vlhkosti. Pro její vyhodnocení je potřeba zaznamenat teplotní rozdíl na teploměry. Existují pro ně i speciální tabulky, ze kterých zjistíte hodnotu relativní vlhkosti vzduchu.

Vlhkost v okolním světě

Vlhkost vzduchu je důležitá jak v přírodě, tak v životě člověka. Zpočátku naše pohoda často závisí na tomto ukazateli. Intenzitu odpařování vlhkosti z naší pokožky totiž určuje vlhkost vzduchu. Nízká vlhkost může vést k suchým sliznicím, kožním a vlasovým problémům a velmi vysoká vlhkost může vést ke zhoršení celkové fyzické kondice.

Vlhkost vzduchu ovlivňuje výměnu tepla mnoha organismů s prostředím a život zvířat a rostlin. Když lidé pěstují rostliny ve sklenících nebo zimních zahradách, potřebují znát a kontrolovat vlhkost vzduchu. Tímto způsobem je zachován potřebný režim pro jejich růst a vitální činnost.

Význam vlhkosti vzduchu hraje hlavní roli v meteorologii pro předpovědi počasí. Při provozu různých zařízení je důležité vzít v úvahu vlhkost – při vysokých úrovních dochází ke korozi rychleji. Při ukládání důležitých uměleckých děl a knih se sleduje i vlhkost.

Z kurzu fyziky v 8. ročníku víme, že stupeň nasycení vzduchu vodní párou se nazývá vlhkost. Tato hodnota má významný vliv na pocit teploty člověka, proto je potřeba ji měřit. Pojďme si krátce povědět o měření vlhkosti vzduchu v interiéru a exteriéru, jaké přístroje k tomu existují a na jakých principech fungují.

Vlhkost a její druhy

Vzhledem k tomu, že vlhkost závisí na množství vodní páry v atmosférickém vzduchu, nejjednodušší způsob, jak si představit vlhkost, je hmotnost vody na jednotku objemu vzduchu. Ve skutečnosti je to hustota a jednotkou měření vlhkosti vzduchu jsou gramy na metr krychlový. Tato vlhkost se nazývá absolutní.

Dalším typem vlhkosti je relativní vlhkost. Tato hodnota ukazuje, jak blízko je vodní pára ve vzduchu nasycení. Pokud je pára nasycená a vzduch obsahuje maximální množství vlhkosti, bere se relativní vlhkost jako 100 %.

Pokud ve vzduchu není žádná vodní pára, bere se relativní vlhkost jako 0 %.

Přístroje na měření vlhkosti

K měření vlhkosti se používají následující přístroje.

Kondenzační vlhkoměr

Podle vzorců molekulární kinetické teorie, když se vzduch ochladí, parciální tlak vodní páry v něm klesá a v určitém okamžiku se pára nasytí, začne její kondenzace a ve vzduchu se objeví mlha a rosa.

Teplota, při které pára ze vzduchu začíná kondenzovat, se nazývá rosný bod. Při znalosti rosného bodu lze určit parciální tlak vodní páry, a tedy i absolutní vlhkost.

Na tomto principu je založen kondenzační vlhkoměr. Jedná se o uzavřenou krabičku s gumovou žárovkou a teploměrem. Uvnitř je snadno odpařitelná kapalina (éter). Jedna strana krabice je leštěná pro snadné pozorování.

Profukováním vzduchu vlhkoměrem způsobíme odpařování éteru a teplota vlhkoměru se snižuje. Jakmile je dosaženo rosného bodu, leštěný povrch vlhkoměru se zamlží a tento okamžik je zaznamenán na teploměru.

Při znalosti rosného bodu, parciálního tlaku nasycené vodní páry a absolutní vlhkosti vzduchu lze zjistit z tabulek. A když znáte teplotu okolního vzduchu, můžete zjistit relativní vlhkost. Jedná se o nejpřesnější a nejúplnější metodu měření vlhkosti.

Vlasový vlhkoměr

Použití kondenzačního vlhkoměru není příliš pohodlné, proto se v každodenním životě nejčastěji používá vlasový vlhkoměr. Jeho působení je založeno na skutečnosti, že molekuly bílkovin, které tvoří normální vlasy, mění svou strukturu při změně relativní vlhkosti a znatelně se roztahují, zatímco vlasy se prodlužují. Toto prodloužení se přenáší na ukazatel a relativní vlhkost se odečítá přímo ze stupnice.

Psychrometr

Dalším zařízením, které měří relativní vlhkost, je psychrometr. Skládá se ze dvou teploměrů – suchého a mokrého. Čím nižší je relativní vlhkost, tím rychleji dochází k odpařování a tím nižší je teplota vlhkého teploměru.

Pomocí tabulky na přístroji se tedy určí aktuální relativní vlhkost na základě údajů dvou teploměrů.

co jsme se naučili?

Nejpřesnější a nejúplnější měření vlhkosti je pomocí kondenzačního vlhkoměru. V každodenním životě je pro měření vlhkosti vhodnější vlasový vlhkoměr nebo psychrometr.