Физика точка росы – Влажность. Точка росы.

Влажность. Точка росы.

Вспомним основное, что мы знаем о влажности воздуха.

Так как на нашей планете очень много открытых водных поверхностей – моря, океаны, реки и озера, то безусловно, вода испаряется с этих огромных площадей и пар присутствует в воздухе абсолютно везде, даже в жаркой пустыне. Сколько этой самой воды в виде пара присутствует в одном кубическом метре воздуха – показывает абсолютная влажность, выражается она в г/м куб. Вы наверное заметили, что единицы измерения абсолютной влажности – такие же, как и у плотностей веществ. Действительно, абсолютная влажность – это и есть плотность водяного пара.

Абсолютная влажность   – это количество граммов водяного пара, содержащееся в кубическом метре воздуха при данных условиях

Испарение – это вылет молекул вещества с поверхности жидкости, и, как белые шахматы не могут без черных, так испарение не обходится без обратного процесса – конденсации. Часть молекул неизбежно возвращается обратно в жидкость. Если количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно количеству молекул, возвращающихся обратно – то пар называется насыщенным, то есть в пространстве над жидкостью не может уже находиться большее количество молекул. Понятно, что если температура высокая – то плотность такого насыщенного пара одна, а если низкая – то другая. Существует таблица, в которой указано, как изменяется давление и плотность насыщенного водяного пара  в зависимости от температуры.

Относительной влажностью называется отношение абсолютной влажности  к плотности насыщенного водяного пара  при той же температуре.

Относительную влажность выражают в процентах: . Плотность водяного пара по-другому – это количество молекул в данном объеме, то есть она непосредственно связана с концентрацией молекул. А от концентрации зависит давление пара . Поскольку мы рассматриваем все при одной и той же температуре, и нас не интересуют молекулы других газов, которые тоже присутствуют в воздухе, а только молекулы воды, можем записать относительную влажность как процентное отношение парциального давления пара  пара в воздухе к давлению насыщенного пара :

Парциальным называют давление водяного пара, которое он производил бы в отсутствие других газов в воздухе.

Что будет происходить с паром, если его охлаждать, как это происходит при наступлении летней ночи? Будем считать, что атмосферное давление этой ночью не меняется. Согласно уравнению  , при снижении температуры и постоянном давлении концентрация молекул n должна расти, то есть плотность пара будет увеличиваться, пока он не станет насыщенным.

Точкой росы называется такая температура, при которой насыщенный пар начинает конденсироваться (выпадает роса).

Точка росы зависит от относительной влажности воздуха: если воздух сухой, и пара в нем мало, то температура должна сильно понизиться, чтобы пар стал насыщенным, и затем начал конденсироваться. А если влажность высокая – то воздуху достаточно немного охладиться, чтобы пар достиг состояния насыщения и выпала бы роса. Если относительная влажность равна 100% – то мы находимся в точке росы, то есть текущая температура – это и есть точка росы.

Теперь подумаем, что будет, если изменять объем сосуда, в котором находится насыщенный пар – а именно, уменьшать. Будет ли расти плотность пара или нет? Как мы уже заметили, плотность водяного пара можно записать как число молекул в объеме сосуда. А если пар насыщенный, то в данном объеме не может содержаться большее число молекул. Поэтому, если объем сосуда уменьшить, “лишние” молекулы конденсируются, и плотность пара останется той же, что и была.

Ну а теперь применим эти знания, и попробуем решать задачи.

1. Давление водяного пара при температуре  было равно 1 кПа. Был ли этот пар насыщенным?

По таблице, которую можно найти на странице Справочник, определяем, что давление насыщенного пара при температуре  должно быть равно 1, 6 кПа. Давление нашего пара меньше, значит, он не насыщенный.

2. В закрытом сосуде емкостью 5 л находится ненасыщенный водяной пар массой 50 мг. При какой температуре пар будет насыщенным?

Найдем плотность водяного пара:  . Нам нужно найти плотность в , значит, перевести милиграммы в граммы, а литры – в . Тогда плотность . В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры – .

3. Во сколько раз концентрация молекул насыщенного водяного пара при  больше, чем при ?

По уравнению состояния идеального газа  . Выражаем концентрацию:  . Находим отношение концентраций: .  Давление насыщенного пара опять найдем по  таблице: при  это 12,33 кПа, а при – 0,87 кПа. Не забудем также перевести температуру в  в температуру по абсолютной шкале:  , . Теперь считаем: . Между прочим, плотность, как уже было сказано ранее, это количество молекул в единице объема, поэтому задачу можно было решить проще: найти отношение плотностей насыщенного пара при этих температурах: .

4. Парциальное давление водяного пара в воздухе при  было 1,1 кПа. Найти относительную влажность.

Для того, чтобы воспользоваться формулой , нам нужно знать давление насыщенного пара, а его можно определить по таблице, оно равно 2,2 кПа. Определяем влажность: 

Ответ: 50 %

5. Относительная влажность воздуха вечером при  равна 50%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до ?

Нужно узнать, является ли температура  точкой росы, то есть будет ли пар насыщенным при такой температуре. Определить, будет ли пар насыщенным, можно по его плотности, а плотность найдем по формуле относительной влажности: , откуда . По уже знакомой нам таблице определяем, что при  плотность насыщенного пара равна 8,3 , что больше, чем найденная нами. Поэтому пар не будет насыщенным и роса не выпадет. А вот если бы температура опустилась бы до  и ниже, то роса выпала бы, так как при такой влажности   – точка росы.

6. В цилиндре под поршнем находится водяной пар массой 0,4 г при температуре 290 К. Этот пар занимает объем 40 л. Как можно сделать пар насыщенным?

Найдем плотность пара в сосуде:

. Теперь перейдем от абсолютной температуры к температуре в : .  В таблице находим соответствующее такой плотности значение температуры насыщенного пара – . То есть первый путь сделать наш пар насыщенным – это понизить его температуру на 6 градусов. Однако есть еще один путь: можно уменьшить объем. Действительно, плотность насыщенного пара при температуре  составляет 14,4 . Зная массу пара, найдем по плотности объем:  – то есть, если объем сосуда станет равным 27,7 л, то пар в нем будет насыщенным. Таким образом, второе решение – уменьшить объем сосуда на 12,3 л.

7. Сухой термометр психрометра показывает , а влажный . Относительная влажность, измеренная по волосному гигрометру, равна 30%. Правильны ли показания гигрометра?

Воспользуемся психрометрической таблицей , чтобы по показаниям сухого и влажного термометров определить относительную влажность. Сначала найдем разность показаний термометров: . Теперь по этой разности находим в таблице нужный столбец, и двигаемся по нему вниз до строки  – показаний сухого термометра. В ячейке на пересечении столбца и строки находим значение относительной влажности – 30%. Значит, волосяной гигрометр показывает верную влажность.

8. Дав­ле­ние пара в по­ме­ще­нии при тем­пе­ра­ту­ре  равно 756 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при этой же тем­пе­ра­ту­ре равно 880 Па. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна (ответ округ­лить до целых)

1) 1%
2) 60%
3) 86%
4) 100%

Воспользуемся формулой : 

Ответ: 3.

9. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха равна 42%, пар­ци­аль­ное дав­ле­ние пара при тем­пе­ра­ту­ре   рано 980 Па. Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара при за­дан­ной тем­пе­ра­ту­ре равно (ответ округ­лить до целых)

1) 980 Па

2) 2333 Па
3) 1022 Па
4) 412 Па

Воспользуемся формулой , из которой выразим давление насыщенного пара:   Па

Ответ: 2.

10. В со­су­де с по­движ­ным порш­нем на­хо­дят­ся вода и её на­сы­щен­ный пар. Объём пара изо­тер­ми­че­ски умень­ши­ли в 2 раза. Кон­цен­тра­ция мо­ле­кул пара при этом

1) умень­ши­лась в 2 раза
2) не из­ме­ни­лась
3) уве­ли­чи­лась в 2 раза
4) уве­ли­чи­лась в 4 раза

Так как температура не менялась, то плотность пара при данной температуре неизменна, а значит, количество молекул в объеме одно и то же. То есть концентрация остается точно такой же, просто часть пара перейдет в жидкое состояние (конденсируется).

Ответ: 2.

11. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха в ци­лин­дре под порш­нем равна 60%. Воз­дух изо­тер­ми­че­ски сжали, умень­шив его объём в два раза. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха стала

1) 120 %
2) 100 %
3) 60 %

4) 30 %

Так как температура не менялась, то давление и плотность  насыщенного пара до сжатия и после одинаковы. При сжатии вдвое уменьшился объем, а масса водяного пара осталась прежней, значит, плотность пара вдвое увеличилась. С помощью формулы найдем отношение влажности до сжатия и после: , и . Однако же, плотность водяного пара не может превышать значения 100%: когда будет достигнуто это значение, начнется  конденсация, и плотность все равно будет равна 100%.

Ответ: 2.

12. Ка­ко­ва от­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха при тем­пе­ра­ту­ре  , если точка росы ? Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го во­дя­но­го пара при  равно 2,33 кПа, а при  – 1,4 кПа. Ответ вы­ра­зи­те в про­цен­тах и округ­ли­те до целых.

1) 60%
2) 50%
3) 40%
4) 75%

В точке росы относительная влажность равна 100%, поэтому, зная давление насыщенного пара, можем определить парциальное давление:

, ,  кПа.

Находим влажность воздуха:

Ответ: 1.

easy-physic.ru

Влажность воздуха. Точка росы. Измерение влажности

Влажность воздуха. Точка росы. Измерение влажности

В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.
Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.

Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

ТОЧКА РОСЫ

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению. Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости — росы.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точка росы также характеризует влажность воздуха.
Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы — гигрометры.
Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.

Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.

Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр( по др. гречески «психрос» означает холодный).
Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения.
Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться.

В психрометре есть два термометра. Один — обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.

ПОСМОТРИ

Влажность и звук.

Определив разность показаний сухого и увлажненного термометров, по специальной таблице, расположенной на психрометре, находят значение относительной влажности.

ИНТЕРЕСНО

Для здоровья человека вредны как чрезмерная сухость воздуха, так и большая влажность.
Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%.

___

Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя , когда влажность воздуха очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела.

___

При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма используется в медицине при заболеваниях почек.

ЧТО ТЯЖЕЛЕЕ?

Что тяжелее: 1 кубометр сухого воздуха или влажного? (кубометр влажного воздуха есть смесь кубометра водяного пара с кубометром сухого воздуха)
Пародоксально, но при одинаковом давлении и температуре 1 кубометр влажного воздуха не тяжелее, а легче, чем кубометр сухого воздуха! Дело в том, что давление каждой составной части газовой смеси меньше её общего давления, которое и для сухого и для влажного воздуха одинаковое. А при уменьшении давления уменьшается и вес единицы объема газа.

ПОЧЕМУ?

Прочитав внимательно эту страницу, тебе не составит труда ответить на следующий вопрос: сырой воздух должен иметь большую плотность, чем сухой, так как содержит большее количество молекул воды. Но почему же при увеличении абсолютной влажности перед дождем барометр «падает», показывая уменьшение давления, связанное с уменьшением плотности воздуха?

Идем думать!

class-fizika.ru

Абсолютная и относительная влажность воздуха. Точка росы — урок. Физика, 8 класс.

Вода покрывает две трети поверхности Земли.

 

 

С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.

Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.

 

Обрати внимание!

Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом \(1\) м³ при данных условиях, т.е. плотность водяного пара.

Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.

Относительной влажностью воздуха ϕ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

Относительную влажность воздуха можно определить по формуле:

 

ϕ=ρρ0⋅100%.

 

Чем больше будет содержание водяного пара в воздухе при данной температуре, тем больше влажность воздуха, и тем ближе пар к состоянию насыщения.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нём пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнёт конденсироваться в виде росы, может появиться туман.

 

  

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.

Источники:

http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля

http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса

https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман

www.yaklass.ru

Как обозначается точка росы в физике. Как определить точку росы

Одним из важных аспектов сооружения зданий является правильное определение точки росы в строительстве для устройства эффективной защиты стеновых, кровельных и фундаментных сооружений от ненормированных потерь тепла. При тепловом расчете здания определяется величина и расположение точки росы, параметры которой служат основой для выбора конструкции наружных горизонтальных и вертикальных ограждений, материала, его толщины и положения слоя утеплителя.

Точка росы

Точкой росы называют температуру , при которой появляется влага или конденсат из воздушного пространства, находившиеся до этого в состоянии пара. По определению точка росы в доме представляет собой условную границу перехода низкой наружной температуры воздуха к теплому воздуху внутренних помещений. Точка росы в доме зависит от условий:

• материала ограждающих конструкций и его технических характеристик;
• толщины стены;
• внутреннего или наружного размещения утеплителя и его свойств.

Точка росы не имеет постоянного места расположения в толще стены, она может перемещаться к наружному или внутреннему краю в зависимости от изменения температуры на улице или наличия отопления в доме. Если отопление стабильно держит постоянную температуру в нормативных пределах, но на улице похолодало, то точка будет смещена по толще ближе к внутреннему краю.

На величину показателя точки росы повлияет не только температура снаружи и внутри, но и влажность воздуха. Между влажностью и температурным показателем точки росы, при котором на предмете появляются капли, существует прямая зависимость. При повышении относительной влажности повышается температура выпадения конденсата. В абсолютно мокром помещении, в котором влажность воздуха составляет 100%, конденсат будет появляться на всех предметах, находящихся в комнате и нагретых до комнатной температуры.

Строительные нормы о точке росы

Если ведется общественное строительство , то специалисты имеют возможность учитывать показатели точки росы в зависимости от утвержденных строительных норм и правил, проектирование слоев утеплителя регламентируется специальными документами СП 23 – 101 – 04 и СНиП 23–02, информация в них определяет величину точки росы и критерии ее расположения.

В СНиП 23–02 описывается, что тепловая защита зданий основывается на трех взаимно работающих нормах, обязательно принимаемых во внимание:

• показатели сопротивления прохождению тепла отдельных конструкций и материалов, используемые для тепловой защиты дома;
• значения разницы температур наружного и внутреннего пространства;
• принятый удельный расход отопительной энергии, позволяющий выбирать требуемые технические показатели материалов для стен и перекрытий, с учетом вентиляционных параметров.

Требования к материалам и конструкциям считаются выполненными, если при составлении проекта наблюдается сочетания первых двух нормативов или двух последних.

Влияние точки росы на образование влаги внутри стен

То, что конденсат образовывается на поверхности стен или других предметов видно невооруженным взглядом, но влага появляется иногда в толще стены. Если точка росы располагается слишком близко к поверхности, что возникает при совпадении некоторых погодных факторов, то на площади стены будет обязательно возникать конденсат. Отсутствие утепляющего слоя снаружи почти всегда способствует сдвигу границы образования конденсата внутрь помещения.

Появление влаги на поверхности стен и конструкций приводит к постепенному их разрушению. В такой среде активно размножаются и живут микробы и плесень, спорами которых наводнено воздушное пространство. Чтобы эти негативные последствия не нарушали эксплуатацию ограждающих конструкций, требуется рассчитать точку росы, затем выбрать в соответствии с этим параметром толщину стен и перекрытий.

Если температура поверхности стены внутри комнаты или оконных конструкций будет ниже принятой в расчете точки росы, то в обязательном порядке на ограждениях будут появляться капли, особенно в холодное время при понижении температуры до морозных показателей.

Определение положения точки в толще стены

Чтобы сделать нормальную теплозащиту дома , нужно не только рассчитать значение температуры, при котором состоится образование конденсата, но и определить расположение границы в стене. Для облегчения расчетов выделены три основных варианта устройства стен из материалов с утепляющим слоем:

Дом построен из камня, кирпича, бетона, дерева, но наружное или внутреннее утепление не выполнено, поэ

sporg.ru

Физика. Определение точки росы | Наука и жизнь

Многие из нас слышали об относительной влажности и точке росы (температуре конденсации). Давайте разберемся в том, что это за величины и что они характеризуют. Воздух всегда содержит некоторый объем влаги. Но влажность воздуха зависит не только от содержащейся в нем воды, но и от температуры воздуха. Представьте себе, что в воздухе «растворен» стакан воды при условии, что температура воздуха в комнате +15,5 градусов по Цельсию.

Университет Висконсина в Мэдисоне выпустил интереснейший сборник физических экспериментов, которые можно провести в домашних условиях. Материалы этого сборника дадут новые идеи каждому, кто интересуется наукой.

Если в комнате станет холоднее, воздух в комнате не сможет и дальше удерживать в себе этот объем воды. Начнется образование тумана и часть воды конденсируется на стенах. Все мы это могли наблюдать зимнею порой в ванной комнате, когда включали горячую воду в душе или раковине. Температура, при которой образуется туман или конденсат называется точкой росы (температурой конденсации). Вы и сами сможете определить температуру конденсации в ходе простого физического эксперимента.

Оборудование и материалы

Большая металлическая кружка или кастрюля
Термометр для воды, позволяющий измерять температуру ниже нуля (по Цельсию)
Лед

Ход эксперимента

1. Наполните кастрюлю водой комнатной температуры.

2. Поместите термометр в воду и измерьте ее температуру.

3. Оставьте термометр в воде и понемногу вводите в воду ледяную крошку. Делайте это постепенно, чтобы наблюдать изменение температуры, показываемое термометром.

4. В некий момент вода начнет конденсироваться на внешней стороне кастрюли. Температура, при которой это произойдет и будет точкой росы.

5. Попробуйте проделать это в ванной комнате после душа. Или в хорошо нагретой комнате. Вы обнаружите, что точка росы в различных условиях будет разной. В сухой зимний день точка росы может спуститься ниже температуры замерзания воды. В этих условиях рассмотренный нами метод определения температуры конденсации не будет работать, поскольку вы не сможете охладить жидкую воду до температуры ниже точки ее замерзания, то есть перехода в твердое состояние. А в теплой влажной ванной комнате этот метод будет работать по-прежнему.

Пояснение

Относительная влажность непосредственно связана с точкой росы. Относительная влажность говорит нам о том, насколько воздух насыщен водой и близок к тому, чтобы перестать ее удерживать (к 100% относительной влажности). Не забывайте, при наступлении точки росы температура воздуха снижается. Чтобы вычислить относительную влажность, вам необходимо знать температуру конденсации и температуру воздуха.

Заодно научимся переводить температуру в градусах Фаренгейта в градусы Цельсия и обратно. Понятно, что в современном мире эту задачу можно возложить на калькулятор величин, но некоторые вещи желательно знать просто для общего развития. Формула дает приблизительный результат.

C (температура в градусах Цельсия) = (F + 40) * 0,556 (точнее пять девятых) — 40

Итак, нам необходимо узнать, какой температуре по шкале Цельсия соответствуют +60 градусов Фаренгейта. Прибавляем 60 к 40, в результате получаем 100. Умножаем 100 на 0,556. Результатом будет 55,6. От этого числа отнимаем 40 и узнаем, что +60 градусов Фаренгейта примерно соответствуют +15,6 градусам Цельсия.

Если за окном +20 градусов по Цельсию, а мы хотели бы узнать, сколько это по Фаренгейту, то прибегнем к другой формуле:

F (температура в градусах Фаренгейта) = (С + 40) * 1,8 (девять пятых) — 40

F = (20 + 40) * 1,8 — 40 = 60 * 1,8 — 40 = 108 — 40 = 68

+20 градусов по Цельсию — это +68 градусов по Фаренгейту.

Вычисления выполняем в том же порядке, что и в предыдущем примере. Сначала — действие в скобках, затем — умножение, и лишь в последнюю очередь — вычитание. Как и учили в школе на уроках математики.

Зная относительную влажность и температуру воздуха, пользователи Android смогут вычислить точку росы при помощи очень простого приложения Dew Point.

При помощи двух ползунков, оно позволяет выставлять относительную влажность (от 0% до 100%) и температуру воздуха (не более 50 градусов выше нуля по Цельсию). Желтые символы слева внизу показывают температуру конденсации (точку росы). А справа внизу светло-синий текст отображает показатель абсолютной влажности, то есть сколько грамм воды (h3O) содержится при заданных условиях в кубическом метре воздуха.

Приложение Dew Point является бесплатным. Его разработчик Markus Hoffmann разместил в Google Play самую свежую версию Dew Point 1.05-13 27 декабря 2013 года. Размер установочного APK-файла составляет 45 килобайт. Количество установок: от 10 тысяч до 50 тысяч. Калькулятор точки росы Dew Point совместим с Android 2.1 и более поздними версиями господствующей мобильной операционной системы.

Как вы полагаете, необходимо ли в наши дни уметь в уме пересчитать градусы Фаренгейта в градусы Цельсия? Или с появлением специализированных калькуляторов это знание стало никому (кроме физиков) не нужным?

Фев 5, 2018Геннадий

nauka.boltai.com

Влажность воздуха. Точка росы | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Известно, что атмосфера Земли состоит из смеси газов (азота, кислорода и т. п.) и водяного пара. Его содержание в атмосфере характеризуется влажностью воздуха. Коли­чественная его оценка определяется абсо­лютной и относительной величинами.

Масса водяного пара, который находится при данной температуре в 1 м³ воздуха, харак­теризует его абсолютную влажность.

Фак­тически это плотность водяного пара в воз­духе при определенной температуре, ведь m / V = ρ.

Влажность воздуха существен­но влияет на развитие флоры и фауны на Земле, жизнь чело­века. Влажность зависит от многих факторов — физическо­го состояния атмосферы, темпе­ратуры, близости морей и океа­нов, других водоемов и т. д.

Согласно закону Дальтона наличие водя­ного пара в атмосфере вызывает парци­альное давление, которое связано с плот­ностью водяного пара ρ соотношением, сле­дующим из уравнения Менделеева-Кла­пейрона:

p = ρRT / M,

где R — универсальная газовая постоянная, T — температура воздуха, M — его молярная масса. Следовательно, парциальное давле­ние водяного пара может также характе­ризовать абсолютную влажность воздуха.

Абсолютную влажность возду­ха, выраженную через парци­альное давление, иногда на­зывают упругостью водяного пара.

Абсолютная влажность воздуха не дает возможности оценить степень насыщения воздуха водяным паром. Поэтому на прак­тике используют относительную характерис­тику влажности воздуха.

Относительная влаж­ность — это отношение парциального дав­ления водяного пара p при данной темпе­ратуре к давлению насыщенного пара при той же температуре p_н:

φ = (p / p_н) • 100%.

Как правило, относительную влаж­ность выражают в процен­тах.

Таким образом, чтобы определить отно­сительную влажность воздуха, необходимо знать парциальное давление пара при дан­ной температуре и давление насыщенного пара при этой же температуре.

Парциальное давление пара при данной температуре мож­но найти, определив точку росы.

Рис. 3.4. Точка росы

Пусть при определенной температуре воз­духа t₁ (рис. 3.4) водяной пар имеет пар­циальное давление p₁ (точка A). Если воздух охлаждать при том же давлении, то пар будет приближаться к состоянию насыще­ния, поскольку он зависит от температу­ры — чем она ниже, тем меньше будет давление насыщенного пара. В точке B во­дяной пар становится насыщенным, начи­нает конденсироваться; говорят, выпадает роса.

Температура t_р, до которой следует изобарно охладить воздух данной влажности, чтобы водяной пар стал насыщенным, на­зывается точкой росы.

Зная температуру точки росы, с помо­щью таблицы можно определить парциаль­ное давление водяного пара воздуха — оно равно давлению насыщенного пара при тем­пературе, равной точке росы.

Рис. 3.5. Внешний вид психрометра

Таблица 1. Давление и плотность насыщен­ного водяного пара

t, °C	pн, кПа	ρн, Кг/м3	t, °C	pн, кПа	ρн, Кг/м3
0	0,61	0,0048	16	1,81	0,0136
2	0,71	0,0056	18	2,07	0,0154
4	0,81	0,0064	20	2,33	0,0173
6	0,93	0,0073	22	2,64	0,0194
8	1,07	0,0083	24	2,99	0,0218
10	1,23	0,0094 Материал с сайта http://worldofschool.ru	26	3,36	0,0244
12	1,40	0,0107	28	3,79	0,0272
14	1,60	0,0121	30	4,24	0,0303

Относительную влажность воздуха можно определить также по соответствующим зна­чениям плотности водяного пара при тем­пературе точки росы t_p и плотности насы­щенного водяного пара р_н при температуре воздуха.

Влажность воздуха измеряют с помощью гигрометров или психрометра (рис. 3.5), ис­пользуя таблицу влажности.

На этой странице материал по темам:

• Физика атмосферы и точка росы

• Законы молекулярной физики

• Точка росы физика

• Закон физики точка росы

• Точка росы формула физика

Вопросы по этому материалу:

• Что называется абсолютной и относительной влажностью воздуха?

• Что такое точка росы?

• Какие методы измерения влажности вам известны?

• Какой из методов измерения влажности наиболее точный?

• Когда абсолютная влажность воздуха больше — зимой или летом?

• Какое значение имеет влажность для жизни на Земле? Объяс­ните свой ответ.

worldofschool.ru

что это такое, определение и формула расчета :: SYL.ru

В жизни человека все взаимосвязано! И даже романтика и красота природы становятся способом обозначить процессы, протекающие в узких сферах науки. Например, точка росы — что это такое, как не физическое явление, которое натурально можно увидеть рано утром в конце весны или в летнюю пору.

Физический термин

Все физические явления, которые изучаются в школьном курсе физики, окружают нас без перерывов на обеды, сон и праздники. Вся жизнь — это физика, так или иначе уже освоенная человечеством и еще совершенно неизученная. Например, многие явления природы, познанные учеными-физиками, нашли свое научное воплощение в практической деятельности человека. Вот утренняя роса — красота летнего утра. Но от той же росы, выпадающей в жилых помещениях из-за неправильно установленных окон, нарушенной гидро- и теплоизоляции можно получить огромное количество проблем. И определенные параметры, когда влага выпадает на окружающие поверхности, получили красивое название — точка росы. Если использовать грамотный язык предметных определений, то этот параметр является значением температуры газа, охлаждаемом изобарически (при постоянном давлении), при котором водяной пар, содержащийся в этом газе, приобретает насыщенность.

Влажность воздуха

В грамотном определении понятия «точка росы» есть еще один важный физический термин — изобарическое охлаждение воздуха. Немногие, смотря на лужи на подоконнике, образовавшиеся из скопившейся на стеклах влаги, вспомнят закон Гей-Лоссака — относительное изменение объема данной массы газа при неизменном давлении пропорционально изменению температуры. Хотя о влажности воздуха люди слышат ежедневно в прогнозе погоды. Количество водяного пара в окружающем воздухе, взятом в объеме 1 куб. м, называется абсолютной влажностью. А вот относительная влажность воздуха — это показатель соотношения количества водяного пара воздуха (исчисляется в процентах) к максимально возможному при имеющейся температуре. И именно при рассмотрении этой характеристики возникает понятие «точка росы». Что это такое? Это температура, при которой водяной пар становится насыщенным и осаждается каплями воды при имеющемся давлении. Если прогноз погоды говорит о высокой относительной влажности воздуха, то температура точки росы будет приближаться к температуре окружающего воздуха.

Быт, воздух, вода

Человек в быту крайне редко задумывается о таком понятии, как точка росы. Определение ее важно лишь в некоторых производствах, в строительстве, медицине. Но для каждого важна определенная влажность окружающего воздуха для хорошего самочувствия. Когда воздух достаточной влажности, дышится легко и свободно, но стоит этому показателю измениться при постоянном давлении и температуре окружающей среды, то ощущается или сухость, или избыточная влажность. Именно на основании относительной влажности воздуха может быть определена и точка росы. Это явление — очень сложный и значимый аспект физики атмосферы. Так же оно важно и для жизнедеятельности человека. Например, строители на опыте знают, что точка росы — значимый параметр качественной постройки, оказывающий влияние на весь быт будущих жильцов или пользователей.

Зачем нужно определять точку росы в строительстве?

Измерение точки росы — достаточно простая задача, если пользоваться определенными формулами и правилами. Но для чего необходимо знать этот природный параметр людям, занимающимся строительством? Здесь все очень просто — для понимания процесса утепления помещения, ведь слой, служащий преградой для холода и влаги, может располагаться как с внутренней стороны помещения, так и с наружной, а может отсутствовать вовсе. К тому же от точки росы зависит и толщина утеплителя. При расчете этого параметра с точки зрения строительства и утепления зданий необходимо учитывать следующие параметры:

• материал и толщина материалов всех компонентов стены;
• температура в помещении;
• температура снаружи помещения;
• влажность воздуха в помещении;
• влажность воздуха снаружи помещения.

Чем ближе физически расположена точка росы к внутренней поверхности стены, тем больший период времени стена будет влажная. Это будет происходить при понижении температуры воздуха как на улице, так и в помещении. Профессиональные строители знают, что для создания оптимального микроклимата в помещении в районах с значительным годовым разбросом температуры здание необходимо в первую очередь утеплять снаружи, произведя расчет толщины изолирующего слоя для правильного определения в нем физического расположения точки росы.

Окна «плачут»

Новые технологии делают жизнь комфортнее. Например, пластиковые окна позволили сделать здания более защищенными от капризов погоды, внешних звуков, эффективнее сохранять тепло, отказаться от рутинной осенне-весенней обязанности конопатить и расконопачивать оконные рамы. Но этот вариант работает на все 100 % только в том случае, если окна установлены с соблюдением всех параметров, в том числе и с учетом такого фактора, как температура точки росы. Деревянные рамы окон, даже если они хорошо законопачены, имеют естественные микропоры, служащие своеобразными вентиляционными каналами. О таких рамах говорят «дышащие». А вот пластиковые окна лишены столь необходимого компонента для создания комфортного микроклимата. Именно поэтому, когда влажность и температура перестают находиться в определенном равновесии, окна начинают «плакать» — влага скапливается на стеклах и пластиковых переборках, стекая вниз и образуя лужи на подоконниках. Это негативно сказывается на состоянии помещений — повышается влажность, предметы, находящиеся в нем, могут отсыревать, заплесневеть. При установке пластиковых окон следует всегда помнить о том, что точка росы зависит от двух факторов — от температуры поверхности окна и от влажности воздуха в помещении. Однокамерное окно в климате с низкими температурами воздуха в любом случае будет «плакать», если такое окно стоит в жилом отапливаемом помещении. Поэтому рекомендуется в таком случае ставить даже не двух, а трехкамерные окна. Тогда внутреннее стекло будет иметь достаточно высокую температуру, по сравнению со стеклом наружным, чтобы оставаться сухим. Также необходимо нормализовать влажность воздуха в квартире, наладив качественную вентиляцию. Если в квартире сухо, а окна установлены правильные, то точка росы никак себя не проявит и поверхность стекла будет оставаться сухой.

Точка росы и разрушение металла

Технические разработки позволили не заниматься высчитыванием точки росы по формулам, а использовать специальный прибор, который автоматически определяет этот параметр для влаги и углеводородов — это так называемый анализатор точки росы. Он используется специалистами во время проведения определенных видов работ, например при нанесении защитного покрытия на приборы и системы из материалов, подверженных коррозии из-за высокой влажности. Ведь если поверхность перед нанесением покрытия обладает недостаточной сухостью, то нанесенная защита работать не будет, так как не проявится достаточная адгезия, то есть сцепление между материалами. Окрашенная поверхность будет покрываться вздутиями, трещинами, а основной материал продолжит разрушаться даже под защитой. Именно для качественной антикоррозионной защиты необходимо знать точку росы, вычисляя ее при помощи формул и приборов-анализаторов.

Самочувствие и точка росы

Температура точки росы — важный природный параметр, о которым человек практически никогда не задумывается в повседневной жизни. Но этот фактор оказывает самое непосредственное влияние на самочувствие, именно здесь играет роль относительная влажность воздуха, о которой упоминается в прогнозах погоды. Так, учеными и медиками замечено, что высокий показатель точки росы ощущается как дискомфорт, и если температура воздуха высока, а точка росы приближается к ней достаточно близко, то человек страдает от влажной духоты.

Мировые метеорологические наблюдения

Расчет точки росы — важный параметр для проведения многих видов технических работ, для здоровья человека. Она входит в физические природные явления и может относиться к такой науке, как метеорология — наблюдения за погодой. Эта область изучения природы зародилась очень давно, но как научная область организовалась в 17-м веке, когда Галилео Галилеем был придуман термометр, а Отто фон Герике — барометр. Измерения температуры, влажности воздуха, атмосферного давления позволили сделать вывод о таком параметре, как точка росы. Когда его впервые зафиксировали и стали использовать в разных сферах жизнедеятельности человека, точно неизвестно, но наблюдения и фиксация этого физического явления проводятся постоянно во всех точках земного шара. Наивысшая температура точки росы была зафиксирована в иранском городке Джаска 20 июля 2012 года и составляла 35 ⁰С. Теперь можно понять, почему с повышением влажности воздуха и температуры окружающей среды становится трудно дышать — в этом свою роль играет такой параметр, как точка росы. Что это такое? Фактор соотношения влажности воздуха и температуры, при которых конденсируется влага.

Основная формула

Сама же точка росы как природное явление высчитывается несколькими способами. Наиболее простой представлен формулой на рисунке ниже.

В ней Т_р — точка росы, RH — относительная влажность, Т — температура, цифровые значения 243,12 и 17,62 являются постоянными.

Дання формула дает погрешность в 1 ⁰С, и если его учесть, то параметр будет высчитан достаточно верно.

Таблица для определения точки росы

Расчет точки росы — достаточно сложный алгоритм, требующий не только знания определенных физических параметров, но и умения пользоваться определенными математическими формулами. Сложный и достаточно длительный процесс расчета можно убрать, если воспользоваться табличными значениями. В таких таблицах указывается относительная влажность воздуха и температура окружающей среды, Пересечение этих параметров в табличной сетке дает значение температуры точки росы.

Утепеление дома — снаружи или изнутри?

Формула расчета точки росы в обыденной жизни мало кому пригодится. Но вот в некоторых производствах и сферах деятельности человека без нее обойтись нельзя. Точка росы, определение которой было рассмотрено выше, является важным параметром качественного строительства и обустройства помещений любого назначения. Каким бы ни было здание, в нем должно быть сухо, а значит, точка росы в стене должна быть или устранена полностью, или сведена на максимальное удаление от внутренней поверхности. Например, строительство и утепление зданий в обязательном порядке потребуют таких расчетов. Сегодня можно найти немало табличных указателей с уже высчитанными значениями. Но многие пользуются формулами для подтверждения указанных данных и максимально точного определения точки росы для качественной тепло- и гидроизоляции помещений при конкретных условиях. В этом случае необходимо учитывать параметры материалов стен, утеплителя, пароизоляции. Опытные строители говорят о том, что точка росы не стационарный показатель, он постоянно движется с изменением внешних факторов. Но утеплять здания, расположенные в зонах с широким перепадом температурного фона в соотношении внутри-снаружи, необходимо извне помещения, то есть с улицы. Тогда точка росы будет располагаться в утеплителе, влага будет испаряться на улицу, а не вовнутрь, и помещение останется сухим.

Инструменты для измерения

Понятие точки росы широко применяется на газоизмерительных станциях, на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, на станциях подземного хранения и осушки природного газа, для поверки гигрометров и генераторов влажного газа. Точка росы — важная характеристика для качественной эксплуатации как для жилых и промышленных помещений, так и для газопроводов и систем хранения газа. Прибор для измерения точки росы позволяет отказаться от сложных расчетов по формулам и высчитывать этот параметр при самостоятельно измерении факторов внешней среды — температуры, влажности и давления. Самый первый разработанный прибор — гигрометр психрометрический, его еще называют психрометром. Сейчас это лабораторное устройство, не применяемое в практической деятельности. Развитие электронных вычислительных анализаторов не упустило и такого физического параметра, как соотношение влажности и температуры окружающего воздуха, а значит, и вычисление точки росы. Такие устройства просты в эксплуатации, хотя некоторые модели, в том числе и обладающие свойствами тепловизора, требуют обработки полученной информации при помощи специальных компьютерных программ. Анализатор точки росы — значимое приспособление в строительстве, а также в обслуживании газопроводов и газораспределительных станций, значительно упрощающее деятельность человека.

Значение точки росы для деятельности человека

Комфорт — это тепло и уют, невозможные без определенного баланса температуры и влажности воздуха, которые во многих случаях обеспечиваются при помощи системы отопления, работающей на природном газе. Тут-то как раз и видно, насколько точка росы является важной физической характеристикой, ведь от нее зависит появление сырости, нарушение гидроизоляции, разрушение материалов, ухудшение их качества.

Природный газ важное значение имеет как для бытовых, так и производственных нужд человека. И точка росы газа играет важную роль в его транспортировке и хранении. Верно рассчитанная точка росы газа позволяет вовремя предупредить возникновение опасных ситуаций при транспортировке и хранении голубого топлива, а этот же параметр, учтенный при строительстве здания, позволит избежать появления плесени, опасной для здоровья и даже жизни людей.

Важный физический параметр, имеющий прикладное значение — точка росы. Что это такое в жизнедеятельности человека? Это тот температурный фактор, от которого зависят многие сферы быта и деятельности человека: от самочувствия до качественной эксплуатации зданий, машин и механизмов.

www.syl.ru