Vlhkost vzduchu. Metody pro stanovení vlhkosti vzduchu 8. třída online příprava na Rostelecom Lyceum | Cvičební stroje a

Lekce 10: Vlhkost vzduchu. Metody stanovení vlhkosti vzduchu

• Video
• Simulátor
• Teorie

Sytá pára, vlhkost vzduchu

Dnešní lekce se budeme věnovat diskusi o takovém konceptu, jako je vlhkost vzduchu a způsoby jejího měření. Hlavním jevem ovlivňujícím vlhkost vzduchu bude proces odpařování vody, o kterém jsme již hovořili dříve, přičemž nejdůležitějším pojmem, který použijeme, bude nasycená a nenasycená pára.

Rozlišujeme-li různé stavy páry, budou určeny interakcí páry a její kapaliny. Pokud si představíme, že nějaká kapalina je v uzavřené nádobě a dojde k procesu jejího vypařování, tak tento proces dříve či později dospěje do stavu, kdy bude vypařování ve stejných časových intervalech kompenzováno kondenzací a dojde k tzv. dynamické rovnováze kapaliny s její párou (obr. 1).

Rýže. 1. Sytá pára

Definice Nasycená pára – je pára, která je v termodynamické rovnováze se svou kapalinou. Pokud pára není nasycená, pak k takové termodynamické rovnováze nedochází (obr. 2).

Rýže. 2. Nenasycená pára

Pomocí těchto dvou pojmů popíšeme tak důležitou vlastnost vzduchu, jako je vlhkost.

Definice Vlhkost – hodnota udávající obsah vodní páry ve vzduchu.

Nabízí se otázka: proč je důležité brát v úvahu pojem vlhkost a jak se vodní pára dostává do vzduchu? Je známo, že většinu zemského povrchu zabírá voda (Světový oceán), z jejíhož povrchu nepřetržitě dochází k vypařování (obr. 3). Samozřejmě, že v různých klimatických pásmech je intenzita tohoto procesu různá, což závisí na průměrné denní teplotě, přítomnosti větrů atd. Tyto faktory určují skutečnost, že na určitých místech je proces odpařování vody intenzivnější než její kondenzace a na některých místech – naopak. V průměru lze konstatovat, že pára, která se tvoří ve vzduchu, není nasycená a je třeba popsat její vlastnosti.

Rýže. 3. Odpařování kapaliny (Zdroj)

Pro člověka je úroveň vlhkosti velmi důležitým parametrem prostředí, protože naše tělo velmi aktivně reaguje na její změny. Například takový mechanismus pro regulaci fungování těla, jako je pocení, přímo souvisí s teplotou a vlhkostí prostředí. Při vysoké vlhkosti jsou procesy odpařování vlhkosti z povrchu pokožky prakticky kompenzovány procesy její kondenzace a je narušen odvod tepla z těla, což vede k poruchám termoregulace. Při nízké vlhkosti převládají procesy odpařování vlhkosti nad procesy kondenzace a tělo ztrácí příliš mnoho tekutin, což může vést k dehydrataci.

Úroveň vlhkosti je důležitá nejen pro člověka a ostatní živé organismy, ale i pro průběh technologických procesů. Například díky známé vlastnosti vody vést elektrický proud může její obsah ve vzduchu vážně ovlivnit správný chod většiny elektrických spotřebičů.

Pojem vlhkost je navíc nejdůležitějším kritériem pro hodnocení povětrnostních podmínek, které každý zná z předpovědí počasí. Stojí za zmínku, že pokud srovnáme vlhkost v různých ročních obdobích v klimatických podmínkách, na které jsme zvyklí, je vyšší v létě a nižší v zimě, což je dáno zejména intenzitou odpařovacích procesů při různých teplotách.

Absolutní vlhkost vzduchu

Hlavní vlastnosti vlhkého vzduchu jsou:

1. hustota vodní páry ve vzduchu;
2. relativní vlhkost vzduchu.

Vzduch je složený plyn, obsahující mnoho různých plynů, včetně vodní páry. Pro odhad jejího množství ve vzduchu je nutné určit hmotnost vodní páry v určitém přiděleném objemu – tato hodnota charakterizuje hustotu. Hustota vodní páry ve vzduchu se nazývá absolutní vlhkost.

Definice Absolutní vlhkost vzduchu – množství vlhkosti obsažené v jednom krychlovém metru vzduchu.

Označení absolutní vlhkost: (jak je obvyklé označení pro hustotu).

Jednotky měření absolutní vlhkost: (v SI) popř (pro pohodlí měření malého množství vodní páry ve vzduchu).

Vzorec výpočet absolutní vlhkost:

hmotnost páry (vody) ve vzduchu, kg (v SI) nebo g;

objem vzduchu, ve kterém je obsažena stanovená hmotnost páry, .

Na jedné straně je absolutní vlhkost vzduchu jasná a příhodná hodnota, protože dává představu o specifickém obsahu vody ve vzduchu podle hmotnosti, na druhé straně je tato hodnota nepohodlná z hlediska citlivosti živých organismů na vlhkost. Ukazuje se, že například člověk necítí hmotnostní obsah vody ve vzduchu, ale spíše její obsah vzhledem k maximální možné hodnotě.

Relativní vlhkost

K popisu takového vnímání se používá veličina jako např relativní vlhkost.

Definice Relativní vlhkost – hodnota, která ukazuje, jak daleko je pára od nasycení.

To znamená, že hodnota relativní vlhkosti, zjednodušeně řečeno, ukazuje následující: pokud je pára daleko od nasycení, pak je vlhkost nízká, pokud je blízko, pak je vysoká.

Označení relativní vlhkost:.

Jednotky měření relativní vlhkost: %.

Vzorec výpočet relativní vlhkost:

hustota vodní páry (absolutní vlhkost), (v SI) popř ;

hustota nasycené vodní páry při dané teplotě, (v SI) popř .

Kondenzační vlhkoměr

Jak můžete vidět ze vzorce, zahrnuje absolutní vlhkost, kterou již známe, a hustotu syté páry při stejné teplotě. Nabízí se otázka: jak určit poslední hodnotu? Na to existují speciální zařízení. zvážíme kondenzacevlhkoměrem (obr. 4) – přístroj, který slouží k určení rosného bodu.

Definice Rosný bod – teplota, při které se pára nasytí.

Rýže. 4. Kondenzační vlhkoměr (Zdroj)

Do nádobky přístroje se nalije snadno se odpařující kapalina, např. éter, vloží se teploměr (6) a nádobkou se čerpá vzduch pomocí baňky (5). V důsledku zvýšené cirkulace vzduchu začíná intenzivní odpařování éteru, teplota nádoby se díky tomu snižuje a na zrcátku (4) se objevuje rosa (kapky zkondenzované páry). Když se na zrcadle objeví rosa, teplota se měří teploměrem, tato teplota je rosným bodem.

Co dělat se získanou hodnotou teploty (rosného bodu)? Existuje speciální tabulka, která obsahuje údaje o tom, jaká hustota nasycené vodní páry odpovídá každému konkrétnímu rosnému bodu. Za zmínku stojí užitečný fakt, že s rostoucí hodnotou rosného bodu roste i hodnota odpovídající hustoty nasycených par. Jinými slovy, čím je vzduch teplejší, tím více vlhkosti může obsahovat, a naopak, čím je vzduch chladnější, tím je maximální obsah par v něm nižší.

Vlasový vlhkoměr

Podívejme se nyní na princip činnosti jiných typů vlhkoměrů, zařízení pro měření vlhkostních charakteristik (z řeckého hygros – „mokrý“ a metero – „měřím“).

Vlasový vlhkoměr (obr. 5) – zařízení pro měření relativní vlhkosti, ve kterém jako aktivní prvek působí vlasy, například lidské.

Rýže. 5. Vlasový vlhkoměr (zdroj)

Činnost vlasového vlhkoměru je založena na vlastnosti odtučněných vlasů měnit svou délku se změnami vlhkosti vzduchu (s nárůstem vlhkosti se délka vlasu zvětšuje, s úbytkem se zmenšuje), což umožňuje měření relativní vlhkosti. Vlasy jsou nataženy přes kovový rám. Změna délky vlasů se přenáší na šipku pohybující se po stupnici. Je třeba si uvědomit, že vlasový vlhkoměr neposkytuje přesné hodnoty relativní vlhkosti a používá se především pro domácí účely.

Psychrometr

Pohodlnějším a přesnějším zařízením pro měření relativní vlhkosti je psychrometr (ze starořeckého ψυχρός – „studený“) (obr. 6).

Psychrometr se skládá ze dvou teploměrů, které jsou připevněny ke společné váze. Jeden z teploměrů se nazývá mokrý, protože je obalený tkaninou cambric, která je ponořena v nádržce s vodou umístěnou na zadní straně přístroje. Z vlhkého hadříku se odpařuje voda, což způsobí ochlazení teploměru a proces snižování jeho teploty pokračuje, dokud se nedosáhne fáze, kdy pára v blízkosti vlhkého hadříku dosáhne nasycení a teploměr začne ukazovat teplotu rosného bodu. Teploměr s mokrým teploměrem tedy ukazuje teplotu nižší nebo rovnou skutečné teplotě okolí. Druhý teploměr se nazývá suchý teploměr a ukazuje skutečnou teplotu.

Na těle přístroje je obvykle zobrazena i tzv. psychrometrická tabulka (tab. 2). Pomocí této tabulky můžete určit relativní vlhkost okolního vzduchu na základě teplot suchého teploměru a teplotního rozdílu mezi suchým a vlhkým teploměrem.

Nicméně i bez toho, abyste takovou tabulku měli po ruce, můžete zhruba určit množství vlhkosti pomocí následujícího principu. Pokud jsou údaje obou teploměrů blízko sebe, pak je odpařování vody z mokrého povrchu téměř zcela kompenzováno kondenzací, tedy vysokou vlhkostí vzduchu. Pokud je naopak rozdíl v údajích teploměru velký, pak převažuje odpařování z vlhké tkaniny nad kondenzací a vzduch je suchý a vlhkost nízká.

Tabulky vlhkostních charakteristik

Vraťme se k tabulkám, které nám umožňují určit charakteristiky vlhkosti vzduchu.

Tlak, mm. rt. Umění.

Hustota par,

vlhkost vzduchu, obsah vodní páry ve vzduchu; jeden z nejdůležitějších parametrů atmosféry. Charakteristiky vlhkosti vzduchu jsou: 1) parciální tlak vodní páry (skutečný) e matematický e, vyjádřený ve stejných jednotkách jako tlak vzduchu, tj. v hPa; 2) tlak vodní páry při nasycení EEE neboli tlak nasycené vodní páry v hPa (maximální možný tlak vodní páry při dané teplotě; nasycení se rozlišuje ve vztahu k vodě a ledu); 3) relativní vlhkost f = e / E f = e / E f = e / E, vyjádřená v %; 4) absolutní vlhkost aaa – hmotnost vodní páry v g/m3; 5) měrná vlhkost qqq – poměr hmotnosti vodní páry k hmotnosti vlhkého vzduchu o stejném objemu, v ppm (‰); v praxi se často vyjadřuje jako počet gramů vodní páry v 1 kg vzduchu (g/kg); 6) směsný poměr SSS – poměr hmotnosti vodní páry k hmotnosti suchého vzduchu ve stejném objemu (‰); 7) rosný bod τ τ τ – teplota, kterou bude mít vzduch, bude-li izobaricky ochlazován do stavu nasycení; 8) deficit vlhkosti DDD – rozdíl mezi maximálním možným a skutečným tlakem vodní páry při dané teplotě. Vlhkost vzduchu se měří na meteorologických stanicích vlhkoměry a psychrometry. Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více vodní páry může obsahovat, takže vlhkost vzduchu v zemské atmosféře značně kolísá. Na zemském povrchu ve vlhkém vzduchu je obsah vodní páry v průměru od 0,2 % objemu ve vysokých zeměpisných šířkách do 2,5 % na rovníku. V polárních zeměpisných šířkách v zimě je tlak vodní páry nízký (desetiny a někdy setiny hPa), v létě není vyšší než 5 hPa; v blízkosti rovníku se zvyšuje na 35 hPa nebo více. V subtropických pouštích je eee 5–10 hPa. Relativní vlhkost je vysoká v rovníkové zóně (až 85–90 % i více), stejně jako v polárních šířkách a v zimě na kontinentech v mírných šířkách kvůli nízkým teplotám vzduchu. S výškou qqq rychle klesá: ve výšce 1,5–2 km je obsah vodní páry v průměru poloviční než na zemském povrchu. Troposféra (spodní 10–15 km) obsahuje 99 % vodní páry v celé atmosféře. V průměru je nad každým čtverečním metrem zemského povrchu ve vzduchu asi 28,5 kg vodní páry.

Obsah vodní páry na zemském povrchu má denní a roční cyklus. Jeho denní kolísání nad mořem a v pobřežních oblastech odpovídá dennímu kolísání teploty vzduchu: obsah vlhkosti je během dne vyšší. Stejné je denní kolísání parciálního tlaku vodní páry v centrálních oblastech kontinentů v chladném období, ale v létě je složitější a má dvě maxima – ráno a večer. Roční kolísání vlhkosti vzduchu také odpovídá ročnímu kolísání teploty.

Sedimentace je spojena s vodní párou ve vzduchu a její fázové přechody z plynného skupenství do kapalného a pevného skupenství. Vlhkost vzduchu má velký význam pro tepelnou bilanci atmosféry a zemského povrchu. Vlhkost vzduchu má velký vliv na pohodu člověka. Při teplotách od –10 do +10 °C se člověk ve vlhkém vzduchu cítí chladněji než v suchém. Při nízkých teplotách a vysoké vlhkosti vzduchu se zvyšuje přenos tepla a tělo se více ochlazuje; Při vysokých teplotách a vysoké vlhkosti vzduchu klesá odpařování z povrchu lidského těla, což vede k přehřívání organismu. Vysoké teploty jsou snáze tolerovány při nízké vlhkosti vzduchu. Při práci v teplých dílnách s teplotou vzduchu 25 °C má tedy relativní vlhkost vzduchu kolem 20 % optimální vliv na výměnu tepla a pohodu. Pro člověka je v průměrných klimatických podmínkách nejpříznivější relativní vlhkost vzduchu v rozmezí 40–60 %. Vlhkost vzduchu má velký význam při některých technologických procesech, léčbě řady nemocí, skladování uměleckých děl, knih atd. K eliminaci nepříznivých vlivů vlhkosti vzduchu v interiéru se používá větrání, klimatizace atd.

Publikováno 27. března 2023 v 17:05 (GMT+3). Poslední aktualizace 27. března 2023 v 17:05 (GMT+3). Kontaktujte redakci