برای مشخص کردن رطوبت هوا از مقادیر زیر استفاده می شود: رطوبت مطلق، حداکثر و نسبی، کمبود اشباع، نقطه شبنم.
رطوبت مطلق مقدار بخار آب موجود در یک زمان معین را بر حسب گرم در 1 متر مکعب هوا می گویند.
حداکثر رطوبت مقدار بخار آب بر حسب گرم است که در 1 متر مکعب هوا در لحظه اشباع کامل وجود دارد.
رطوبت نسبی نسبت رطوبت مطلق به حداکثر را که به صورت درصد بیان می شود نامیده می شود.
کمبود اشباع تفاوت بین حداکثر و رطوبت مطلق نامیده می شود.
نقطه شبنم - دمایی که در آن مقدار رطوبت مطلق برابر با حداکثر است.
هنگام ارزیابی رطوبت هوا، مقدار رطوبت نسبی بیشترین اهمیت را دارد.
رطوبت نسبی را می توان با رطوبت سنج یا سایکرومتر اندازه گیری کرد. مبانی رطوبت سنج موی انسان بدون چربی است که از طریق یک بلوک با یک فلش که در امتداد یک مقیاس حرکت می کند به هم متصل شده است. مو با افزایش رطوبت هوا بلندتر و با کاهش رطوبت کوتاه تر می شود.
روان سنج ها از دو دماسنج یکسان (جیوه یا الکل) تشکیل شده است که مخزن یکی از آنها با پارچه ای پوشیده شده است که از قبل با آب مقطر مرطوب شده است. هنگامی که آب تبخیر می شود، مخزن خنک می شود. از اختلاف دما برای قضاوت در مورد رطوبت هوا استفاده می شود، زیرا میزان تبخیر بستگی به درجه اشباع هوای اطراف با بخار آب دارد. روان سنج ها از دو نوع استفاده می شود: ثابت (Augusta) و آسپیراسیون (Assman).
روان سنج آگوست استفاده در شرایط ثابت (در ایستگاه های هواشناسی، در بیمارستان ها)، قرار دادن آن در مکان هایی که دستگاه در معرض گرما و باد قرار نمی گیرد.
رطوبت مطلق با استفاده از فرمول Regnault محاسبه می شود:
K = f - a (t c - t in) x B,
جایی که به- رطوبت مطلق، میلی متر جیوه؛
f -حداکثر رطوبت هوا در دمای یک لامپ مرطوب (تعیین شده طبق جدول 1.6).
آ -ضریب روان سنجی برابر با 0001/0;
تی اس -دمای لامپ خشک؛
تی در -دمای لامپ مرطوب؛
ب -فشار اتمسفر در زمان مشاهده، میلی متر جیوه
در روان سنج اسمنمخازن دماسنج توسط سپرهای فلزی دوتایی در برابر گرمای تابشی محافظت می شوند. مجاری تهویه در اطراف مخازن وجود دارد که از طریق آنها هوا با سرعت ثابت (4 متر بر ثانیه) مکیده می شود. برای اندازه گیری رطوبت، دماسنج پیچیده شده در پارچه را با آب مقطر مرطوب می کنند، سپس فنر را روشن می کنند و دستگاه را در نقطه مورد نظر قرار می دهند. ضبط قرائت دماسنج های خشک و مرطوب 4 تا 5 دقیقه پس از راه اندازی فن انجام می شود.
… رطوبت نسبی هوا چگونه بر عملکرد خشک کردن رنگ ها و لاک های آبی تأثیر می گذارد؟
رطوبت نسبی هوا - تأثیر قابل توجهی بر روی سرعت و کامل بودن خشک شدن رنگ پایه آب دارد.
رطوبت نسبی پارامتری است که تعیین می کند هوا چقدر آب بیشتری را به صورت بخار آماده می کند.
رطوبت نسبی
رطوبت نسبی هوا - نسبت مقدار بخار آب موجود در هوا به حداکثر مقدار ممکن بخار در یک دمای معین.
از تعریف، حداقل مشخص می شود که هوا فقط می تواند مقدار محدودی آب داشته باشد و این مقدار به دما بستگی دارد.
هنگامی که رطوبت هوا 100 درصد است، به این معنی است که حداکثر مقدار ممکن بخار آب در هوا است و هوا نمی تواند بیشتر از آن را جذب کند. به عبارت دیگر تبخیر آب در این شرایط غیرممکن است.
هر چه رطوبت نسبی هوا کمتر باشد، آب بیشتری می تواند به بخار تبدیل شود و سرعت تبخیر بیشتر می شود. اما این فرآیند بی پایان نیست - اگر تبخیر در یک فضای محدود اتفاق بیفتد (به عنوان مثال، در خشک کن هود وجود ندارد)، سپس در یک نقطه تبخیر متوقف می شود.
رطوبت مطلق
جدول مقادیر رطوبت مطلق هوا با رطوبت نسبی 100% در محدوده دمایی مورد علاقه ما و رفتار پارامتر رطوبت نسبی هوا با افزایش دما را نشان می دهد.
| دما، درجه سانتیگراد | مطلق رطوبت، گرم در متر مکعب | نسبت فامیلی رطوبت ٪ 5 درجه سانتیگراد | نسبت فامیلی رطوبت ٪ 15 درجه سانتیگراد |
| - 20 | 1,08 | - | - |
| - 15 | 1,61 | - | - |
| - 10 | 2,36 | - | - |
| - 5 | 3,41 | - | - |
| 0 | 4,85 | - | - |
| 5 | 6,80 | 100 | - |
| 10 | 9,40 | 72,35 | - |
| 15 | 12,83 | 53,01 | 100 |
| 20 | 17,30 | 39,31 | 74,17 |
| 25 | 23,04 | 29,52 | 55,69 |
| 30 | 30,36 | 22,40 | 42,26 |
| 35 | 39,58 | 17,19 | 32,42 |
از داده های فوق می توان دریافت که با حفظ مقدار رطوبت مطلق، با افزایش دما، مقدار رطوبت نسبی کاهش می یابد.
مقدار حداکثر رطوبت مطلق در یک دمای معین امکان محاسبه راندمان خشک کن یا به طور دقیق تر، ناکارآمدی خشک کن بدون تهویه تامین را فراهم می کند.
فرض کنید یک خشک کن داریم - اتاق 7 در 4 و ارتفاع 3 متر یعنی 84 متر مکعب. و فرض کنید می خواهیم در این اتاق 100 قطعه پروفیل پنجره پی وی سی یا 160 پانل نمای ساخته شده از پانل های شیشه ای یا فیبر سیمانی به ابعاد 600 در 600 میلی متر را خشک کنیم. که حدود 60 متر مربع است. سطح
برای رنگ آمیزی چنین سطحی 6 لیتر رنگ مصرف می شود. برای خشک شدن کامل رنگ باید حدود 2 لیتر آب تبخیر شود. در همان زمان، طبق جدول، در دمای 20 درجه سانتیگراد 84 متر مکعب. هوا می تواند حداکثر 1.5 لیتر آب داشته باشد.
یعنی حتی اگر هوا در ابتدا رطوبت مطلق صفر داشته باشد، رنگ آبی در این اتاق بدون تهویه تامین خشک نمی شود.
کاهش رطوبت نسبی
از آنجایی که تبخیر کامل آب پیش نیاز پلیمریزاسیون رنگ های مبتنی بر آب است، مقدار رطوبت نسبی هوا تأثیر بسزایی بر سرعت خشک شدن و حتی عملکرد پوشش پلیمری دارد.
اما همه چیز آنقدرها هم که به نظر می رسد ترسناک نیست. به عنوان مثال، اگر هوای بیرون را با 100% RH و 5 درجه سانتیگراد پمپ کنید و آن را تا 15 درجه سانتیگراد گرم کنید، هوا تنها 53% RH خواهد بود.
رطوبت هوا هیچ جا از بین نرفته است، یعنی رطوبت مطلق تغییر نکرده است، اما هوا آماده پذیرش دو برابر آب در دمای پایین است.
یعنی برای به دست آوردن پارامترهای خشک کردن قابل قبول برای پوشش رنگ و لاک نیازی به استفاده از خشک کن یا کندانسور نیست - کافی است دما را از دمای محیط بالاتر ببرید.
هر چه اختلاف دما بین هوای بیرون و هوای عرضه شده به خشک کن بیشتر باشد، رطوبت نسبی خشک کن کمتر می شود.
در این درس موضوع این است: «رطوبت. اندازه گیری رطوبت "، در مورد خواص بخار آب اشباع و غیر اشباع که همیشه در جو وجود دارد صحبت خواهیم کرد.
در درس قبل با مفهوم «بخار اشباع» آشنا شدیم. همانطور که در مطالعه هر موضوع و موضوعی ممکن است این سوال پیش بیاید: "در کجا از این مفهوم استفاده کنیم، چگونه آن را به کار خواهیم برد؟" مهمترین کاربرد خواص بخار اشباع در این درس مورد بحث قرار خواهد گرفت.
احتمالاً به خوبی از عنوان موضوع آگاه هستید، زیرا هر روز هنگام تماشا یا گوش دادن به پیش بینی آب و هوا، مفهوم "رطوبت هوا" را می شنوید. با این حال، اگر از شما بپرسند: "منظور از رطوبت هوا چیست؟"، بعید است که بلافاصله تعریف فیزیکی دقیقی ارائه دهید.
بیایید سعی کنیم منظور از فیزیک را از رطوبت هوا فرمول بندی کنیم. اول از همه، چه نوع آبی در هوا وجود دارد؟ از این گذشته ، برای مثال ، مه ، باران ، ابرها و سایر پدیده های جوی است که با مشارکت آب در یک یا آن حالت تجمع رخ می دهد. اگر همه این پدیده ها هنگام توصیف رطوبت در نظر گرفته شوند، چگونه اندازه گیری ها را انجام دهیم؟ قبلاً از چنین استدلال ساده ای روشن می شود که در اینجا نمی توان از تعاریف شهودی صرف نظر کرد. در واقع، ما در درجه اول در مورد بخار آبی که در جو ما وجود دارد صحبت می کنیم.
هوای اتمسفر مخلوطی از گازهاست که یکی از آنها بخار آب است (شکل 1). به فشار اتمسفر کمک می کند، این سهم نامیده می شود فشار جزئی(و همچنین خاصیت ارتجاعی) بخار آب.
برنج. 1. اجزای هوای اتمسفر
قانون دالتون
قوانین اصلی که ما در چارچوب مطالعه نظریه جنبشی مولکولی دریافت کردیم، مربوط به گازهای به اصطلاح خالص است، یعنی گازهای متشکل از اتم ها یا مولکول های هم نوع. با این حال، اغلب شما باید با مخلوطی از گازها سر و کار داشته باشید. ساده ترین و رایج ترین مثال از چنین مخلوطی، هوای جوی است که ما را احاطه کرده است. همانطور که می دانیم 78 درصد نیتروژن و بیش از 21 درصد اکسیژن و درصد باقیمانده را بخار آب و سایر گازها اشغال می کند.
برنج. 2. ترکیب هوای جوی
هر یک از گازهایی که بخشی از هوا یا هر مخلوط دیگری از گازها هستند، البته در فشار کل این مخلوط گازها نقش دارند. سهم هر یک از این مؤلفه ها نامیده می شود فشار جزئی گاز، تی. یعنی فشاری که این گاز در غیاب سایر اجزای مخلوط اعمال می کند.
جان دالتون شیمیدان انگلیسی به طور تجربی ثابت کرد که برای مخلوط های گازی کمیاب، فشار کل مجموع ساده فشارهای جزئی همه اجزای مخلوط است:
این نسبت قانون دالتون نامیده می شود.
اثبات قانون دالتون در چارچوب نظریه جنبشی مولکولی، اگرچه پیچیده نیست، اما نسبتاً دست و پا گیر است، بنابراین ما آن را در اینجا ارائه نمی کنیم. توضیح کیفی این قانون بسیار ساده است، اگر این واقعیت را در نظر بگیریم که از تعامل بین مولکول ها غفلت می کنیم، یعنی مولکول ها توپ های کشسانی هستند که فقط می توانند با یکدیگر و با دیواره های ظرف برخورد کنند. در عمل، مدل گاز ایده آل فقط برای سیستم های به اندازه کافی کمیاب کار می کند. در مورد گازهای متراکم، انحراف از تحقق قانون دالتون مشاهده خواهد شد.
فشار جزئیپبخار آب یکی از شاخص های رطوبت هوا است که بر حسب پاسکال یا میلی متر جیوه اندازه گیری می شود.
فشار بخار آببه غلظت مولکول های آن در هوا و همچنین به دمای مطلق دومی بستگی دارد. بیشتر اوقات، چگالی به عنوان مشخصه رطوبت در نظر گرفته می شود ρ بخار آب موجود در هوا به آن می گویند رطوبت مطلق .
رطوبت مطلقنشان می دهد که چند گرم بخار آب در هوا موجود است. بر این اساس، واحد اندازه گیری رطوبت مطلق است.
هر دو شاخص رطوبت ذکر شده با معادله مندلیف-کلاپیرون مرتبط هستند:
- جرم مولی بخار آب؛
دمای مطلق آن است.
یعنی با دانستن یکی از شاخص ها، مثلاً چگالی، به راحتی می توانیم دیگری یعنی فشار را تعیین کنیم.
همه ما می دانیم که بخار آب می تواند هم غیر اشباع و هم اشباع باشد. بخار در تعادل ترمودینامیکی با مایعی با همان ترکیب اشباع نامیده می شود. بخار غیر اشباع - بخاری که با مایع خود به تعادل دینامیکی نرسیده است. در این مورد، هیچ تعادلی بین فرآیندهای تراکم و تبخیر وجود ندارد.
به طور کلی بخار آب موجود در جو علیرغم وجود تعداد زیادی مخازن: اقیانوس ها، دریاها، رودخانه ها، دریاچه ها و غیره، غیراشباع است، زیرا جو ما یک کشتی بسته نیست. با این حال، حرکت توده های هوا: بادها، طوفان ها و غیره - منجر به این واقعیت می شود که در نقاط مختلف زمین در هر لحظه از زمان نسبت متفاوتی بین نرخ تراکم و تبخیر آب وجود دارد، در نتیجه. که در برخی نقاط بخار می تواند به اشباع برسد. این به چه چیزی منجر می شود؟ علاوه بر این، در چنین منطقه ای، بخار شروع به متراکم شدن می کند، زیرا به یاد داریم که بخار اشباع شده همیشه با مایع خود در تماس است. در نتیجه ممکن است مه یا ابر تشکیل شود و شبنم ببارد. دمایی که در آن بخار اشباع می شود نامیده می شود نقطه شبنم . فشار بخار آب (اشباع) را در نقطه شبنم نشان می دهیم.
به این فکر کنید که چرا شبنم در صبح زود می بارد؟ در این لحظه از روز با دما، و در نتیجه، با فشار محدود کننده، با فشار بخار اشباع چه اتفاقی می‌افتد؟ بدیهی است که دانستن رطوبت مطلق یا فشار جزئی بخار آب هیچ تصوری از فاصله یا فاصله یک بخار معین از اشباع به ما نمی دهد. اما دقیقاً همین دوری یا نزدیکی به اشباع است که میزان فرآیندهای تبخیر و تراکم را تعیین می کند، یعنی آن فرآیندهایی که فعالیت حیاتی موجودات زنده را تعیین می کنند.
اگر تبخیر بر تراکم غالب شود، ارگانیسم ها و خاک رطوبت خود را از دست خواهند داد (شکل 3). اگر تراکم غالب شود، فرآیندهای خشک کردن غیرممکن می شوند (شکل 4). ما با نیاز به بهبود مفهوم رطوبت مواجه هستیم. مفهوم رطوبت مطلق، همانطور که اخیراً دیدیم، تمام پدیده هایی را که ما نیاز داریم به طور کامل توصیف نمی کند.
برنج. 3. تبخیر بر تراکم غلبه دارد
برنج. 4. تراکم بر تبخیر غلبه دارد
بیایید دوباره مشکل را مورد بحث قرار دهیم. اجازه دهید این کار را با یک مثال ساده انجام دهیم. تصور کنید که 20 نفر در یک وسیله نقلیه خاص هستند. زیاد است یا کم، یعنی این قدر مطلق 20 نفر است؟ طبیعتاً تا زمانی که حداکثر ظرفیت یک خودرو یا وسیله نقلیه را ندانیم، نمی توانیم بگوییم که این مقدار زیاد است یا کم. 20 نفر در یک ماشین سواری البته زیاد است، عملا غیرممکن است و 20 نفر در یک اتوبوس بزرگ آنقدرها هم نیست. همین طور در مورد رطوبت مطلق، یعنی با فشار جزئی بخار آب، باید آن را با چیزی مقایسه کنیم. این فشار جزئی را با چه چیزی مقایسه کنیم؟ درس آخر جواب را به ما می گوید. اهمیت و اهمیت ویژه فشار بخار آب چیست؟ این فشار بخار آب اشباع شده است. اگر فشار جزئی بخار آب را در یک دمای معین با فشار بخار آب اشباع شده در همان دما مقایسه کنیم، می‌توانیم آن رطوبت را با دقت بیشتری مشخص کنیم. برای مشخص کردن دور بودن حالت بخار از اشباع، کمیت خاصی معرفی شد که به نام رطوبت نسبی .
رطوبت نسبی هوا به نسبت درصد فشار بخار آب موجود در هوا به فشار بخار اشباع شده در همان دما گفته می شود:
اکنون واضح است که هر چه رطوبت نسبی کمتر باشد، این یا آن بخار از اشباع دورتر است. بنابراین، برای مثال، اگر مقدار رطوبت نسبی 0 باشد، در واقع هیچ بخار آبی در هوا وجود ندارد. یعنی تراکم در کشور ما غیرممکن است و در رطوبت نسبی 100٪، تمام بخار آب موجود در هوا اشباع می شود، زیرا فشار آن دقیقاً با فشار بخار آب اشباع شده در یک دمای معین برابر است. به این ترتیب اکنون دقیقاً تعیین کرده ایم که همان رطوبتی که هر بار در پیش بینی های هواشناسی مقدار آن به ما گزارش می شود چیست.
با استفاده از معادله مندلیف-کلاپیرون، می‌توانیم یک فرمول جایگزین برای رطوبت نسبی بدست آوریم که اکنون شامل مقدار چگالی بخار آب موجود در هوا و چگالی بخار اشباع شده در همان دما می‌شود.
فشار و چگالی بخار؛
فشار و چگالی بخار اشباع در دمای معین؛
ثابت گاز جهانی
فرمول رطوبت نسبی:
چگالی بخار آب در هوا؛
چگالی بخار اشباع در همان دما.
تأثیر شدت تبخیر و تراکم آب بر موجودات زنده
افراد به مقدار رطوبت نسبی بسیار حساس هستند، شدت تبخیر رطوبت از سطح پوست به آن بستگی دارد. با رطوبت زیاد به خصوص در روزهای گرم این تبخیر کاهش می یابد و در نتیجه تبادل حرارت طبیعی بدن با محیط مختل می شود. در هوای خشک، برعکس، تبخیر سریع رطوبت از سطح پوست وجود دارد، که از آن، برای مثال، غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی خشک می شوند. مطلوب ترین برای انسان رطوبت نسبی در محدوده 40-60٪ است.
نقش بخار آب در شکل گیری شرایط آب و هوایی نیز مهم است. تراکم بخار آب منجر به تشکیل ابرها و در پی آن بارش می شود که البته برای هر جنبه ای از زندگی ما و اقتصاد ملی مهم است. شرایط رطوبت مصنوعی در بسیاری از فرآیندهای تولید حفظ می شود. نمونه هایی از این فرآیندها عبارتند از: بافندگی، شیرینی پزی، مغازه های داروسازی و بسیاری دیگر. در کتابخانه ها و موزه ها، به منظور حفظ کتاب ها و نمایشگاه ها، حفظ مقدار خاصی از رطوبت نسبی نیز مهم است، بنابراین در چنین موسساتی در همه اتاق ها یک روان سنج همیشه به دیوار آویزان می شود - وسیله ای برای اندازه گیری رطوبت نسبی.
برای محاسبه رطوبت نسبی، همانطور که قبلاً دیدیم، باید مقدار فشار یا چگالی بخار اشباع شده در دمای معین را بدانیم.
در درس گذشته، هنگام مطالعه بخار اشباع، در مورد این وابستگی صحبت کردیم، اما شکل تحلیلی آن بسیار پیچیده است، دانش ریاضی ما کافی نیست. چگونه در این مورد باشیم؟ راه خروج بسیار ساده است: به جای نوشتن این فرمول ها به صورت تحلیلی، از جداول فشار و چگالی بخار اشباع شده در دمای معین استفاده می کنیم (جدول 1). این جداول هم در کتاب های درسی و هم در هر کتاب مرجع مقادیر فنی وجود دارد.
برگه 1. وابستگی فشار و چگالی بخار آب اشباع شده به دما
حال اجازه دهید به تغییر رطوبت نسبی با دما نگاه کنیم. هر چه دما بیشتر باشد، رطوبت نسبی کمتر است. چرا و چگونه، اجازه دهید مثالی از مشکل را در نظر بگیریم.
وظیفه
در برخی از ظروف، بخار در آن اشباع می شود. رطوبت نسبی آن در،، چقدر خواهد بود؟
از آنجایی که ما در مورد بخار در یک ظرف صحبت می کنیم، حجم بخار در هنگام تغییر دما بدون تغییر باقی می ماند. علاوه بر این، ما به جدولی از وابستگی فشار و چگالی بخار اشباع به دما نیاز داریم (جدول 2).
برگه 2. وابستگی فشار و چگالی بخار اشباع به دما
راه حل:
از متن سوال مشخص می شود که در،، چون در این مقدار است که بخار اشباع می شود، یعنی از تعریف رطوبت نسبی، داریم:
عدد چگالی بخار آب موجود در ظرف است و مخرج چگالی بخار اشباع موجود در ظرف در همان دما است. با افزایش دما چه اتفاقی برای میزان رطوبت خواهد افتاد؟ شمارنده با در نظر گرفتن بسته بودن کشتی تغییر نخواهد کرد. در واقع، از آنجایی که تراکم وجود ندارد و ماده با جهان خارج مبادله نمی شود، جرم بخار و همراه با آن چگالی آن، ارزش خود را حفظ می کند. و مخرج همانطور که از درس آخر می دانیم با دما افزایش می یابد، بنابراین رطوبت نسبی کاهش می یابد. چگالی بخار در ظرف را می توان از فرمول بالا محاسبه کرد:
چگالی بخار در تمام دماهای دیگر یکسان خواهد بود. بنابراین برای محاسبه میزان رطوبت کافی است که مقدار چگالی بخار اشباع را در تمام دماهای داده شده بدانیم و بلافاصله بتوانیم پاسخ ها را دریافت کنیم. مقدار چگالی بخار اشباع شده را از جدول می گیریم. با جایگزینی یک به یک مقادیر موجود در فرمول رطوبت، پاسخ های زیر را دریافت می کنیم:
پاسخ:
نمونه ای از حل یک مسئله معمولی برای تعیین رطوبت نسبی
هنگام حل چنین مشکلاتی، مهم است که بدانید فشار بخار اشباع شده به دما بستگی دارد، اما به حجم بستگی ندارد.
وظیفه:
ظرف حاوی هوایی است که رطوبت نسبی آن در دما برابر است. رطوبت نسبی پس از کاهش حجم ظرف n برابر (n = 3) و گرم کردن گاز تا دما چقدر خواهد بود؟ چگالی بخار آب اشباع در دما است 
.
پیشرفت راه حل:
از تعریف رطوبت نسبی می توان نوشت که در دما رطوبت مطلق قبل از فشرده سازی برابر است با:
و بعد از فشرده سازی:
یعنی با کاهش حجم به دفعات با جرم ثابت، چگالی چندین برابر افزایش می یابد.
پس از فشرده سازی، جرم رطوبت در واحد حجم ظرف، نه تنها به صورت بخار، بلکه به صورت مایع تغلیظ شده نیز در صورت ایجاد شرایط تراکم، برابر خواهد بود:
در دما، فشار بخار آب اشباع برابر با فشار معمولی اتمسفر است، ما در درس گذشته در این مورد صحبت کردیم و عبارت است از:
و چگالی آنها را، اگر از معادله مندلیف-کلاپیرون استفاده کنیم، با فرمول قابل محاسبه است:
جایی که 
از آنجایی که ظرف حاوی بخار غیر اشباع با رطوبت نسبی خواهد بود:
با بیان این رطوبت به صورت درصد، مقدار 2.9% بدست می آید.
پاسخ: .
و اکنون اجازه دهید نه تنها در مورد اینکه رطوبت چیست، بلکه چگونه می توان همین رطوبت را اندازه گیری کرد، صحبت کنیم. رایج ترین ابزار برای چنین اندازه گیری ها به اصطلاح روان سنج رطوبت سنجی است که در شکل نشان داده شده است. 5.
برنج. 5. روان سنج رطوبت سنجی
دو دماسنج با ترازوهای مشابه به پایه متصل شده است. مخزن جیوه یکی از آنها در یک پارچه مرطوب پیچیده شده است (شکل 8).
برنج. 6. دماسنج یک روان سنج رطوبت سنجی
آب از این پارچه تبخیر می شود که به دلیل آن خود دماسنج خنک می شود و به ترتیب دماسنج ها را خشک و مرطوب می نامند (شکل 7).
برنج. 7. دماسنج خشک و مرطوب روان سنج رطوبت سنجی
هر چه رطوبت نسبی هوای محیط بیشتر باشد، شدت کمتری دارد، تبخیر آب از یک پارچه مرطوب ضعیف تر است، تفاوت در قرائت دماسنج های خشک و مرطوب کمتر است. یعنی در ϕ = 100%، آب تبخیر نمی‌شود، زیرا تمام بخار آب اشباع شده است و قرائت‌های هر دو دماسنج با هم مطابقت دارند. زمانی که اختلاف در قرائت دماسنج حداکثر خواهد بود. بنابراین، با توجه به تفاوت در قرائت دماسنج با استفاده از جداول روان سنجی ویژه (اغلب چنین جدولی بلافاصله روی بدنه خود دستگاه قرار می گیرد)، مقدار رطوبت نسبی تعیین می شود.
همانطور که می دانیم، بیشتر سطح سیاره ما را اقیانوس جهانی پوشانده است، بنابراین آب و تمام فرآیندهای رخ داده با آن، به ویژه تبخیر و تراکم، نقش حیاتی در تمام فرآیندهای زندگی ما ایفا می کند. ما خودمان تعریف دقیقی از مفاهیم «رطوبت مطلق» و «رطوبت نسبی» ارائه کرده ایم. در واقع، این یک کمیت فیزیکی است، رطوبت نسبی نشان می دهد که چقدر بخار اتمسفر با بخار اشباع شده متفاوت است.
کتابشناسی - فهرست کتب
- کاسیانوف V.A. فیزیک پایه 10. - M.: Bustard، 2010.
- Myakishev G.Ya.، Sinyakov A.Z. فیزیک مولکولی ترمودینامیک. - M.: Bustard، 2010.
- پورتال اینترنتی WorldOfSchool.ru ()
- پورتال اینترنتی «فیزیک. کتاب های درسی قدیمی "()
مشق شب
- تفاوت بین رطوبت مطلق و رطوبت نسبی چیست؟
- چه چیزی را می توان با رطوبت سنج سایکرومتری اندازه گیری کرد و اصل عملکرد آن چیست؟
- فشارهای جزئی فشار اتمسفر چقدر است؟
رطوبت هوا یکی از ویژگی های مهم محیط است. اما همه به طور کامل نمی دانند که منظور از گزارش های آب و هوا چیست. و رطوبت مطلق مفاهیم مرتبط هستند. درک اصل یکی بدون درک دیگری ممکن نیست.
هوا و رطوبت
هوا حاوی مخلوطی از مواد در حالت گاز است. اول از همه، اینها نیتروژن و اکسیژن هستند. ترکیب کل آنها (100٪) به ترتیب شامل 75٪ و 23٪ وزنی است. حدود 1.3٪ آرگون، کمتر از 0.05٪ دی اکسید کربن است. باقیمانده (در مجموع حدود 0.005٪ از دست رفته) توسط زنون، هیدروژن، کریپتون، هلیوم، متان و نئون تشکیل می شود.
همچنین هوا دائما حاوی مقدار مشخصی رطوبت است. پس از تبخیر مولکول های آب از اقیانوس های جهان، از خاک مرطوب وارد جو می شود. در یک فضای محدود، محتوای آن ممکن است با محیط خارجی متفاوت باشد و به وجود منابع اضافی درآمد و مصرف بستگی دارد.
برای تعیین دقیق‌تر ویژگی‌های فیزیکی و شاخص‌های کمی، از دو مفهوم رطوبت نسبی و رطوبت مطلق استفاده می‌شود. در زندگی روزمره، هنگام خشک کردن لباس ها، در فرآیند پخت و پز، اضافی ایجاد می شود. مردم و حیوانات آن را با تنفس، گیاهان در نتیجه تبادل گاز دفع می کنند. در تولید، تغییر در نسبت بخار آب می تواند با تراکم در افت دما همراه باشد.
مطلق و ویژگی های استفاده از اصطلاح
دانستن مقدار دقیق بخار آب در جو چقدر مهم است؟ از این پارامترها برای محاسبه پیش بینی آب و هوا، احتمال بارش و حجم آنها، مسیرهای حرکت جبهه ها استفاده می شود. بر این اساس خطرات طوفان‌ها و به‌ویژه طوفان‌ها که می‌تواند تهدیدی جدی برای منطقه باشد، مشخص می‌شود.
تفاوت بین این دو مفهوم چیست؟ به طور معمول، رطوبت نسبی و رطوبت مطلق، میزان بخار آب موجود در هوا را نشان می دهد. اما اولین شاخص با محاسبه تعیین می شود. دوم را می توان با روش های فیزیکی با نتیجه در گرم بر متر 3 اندازه گیری کرد.
با این حال، با تغییر دمای محیط، این شاخص ها تغییر می کنند. مشخص است که حداکثر هوا می تواند حاوی مقدار مشخصی بخار آب باشد - رطوبت مطلق. اما برای حالت های + 1 درجه سانتی گراد و + 10 درجه سانتی گراد، این مقادیر متفاوت خواهد بود.
وابستگی مقدار کمی بخار آب در هوا به دما در نشانگر رطوبت نسبی نمایش داده می شود. با استفاده از فرمول محاسبه می شود. نتیجه به صورت درصد (شاخص عینی حداکثر مقدار ممکن) بیان می شود.
تاثیر شرایط محیطی
رطوبت مطلق و نسبی هوا با افزایش دما مثلاً از 15+ به 25+ درجه سانتی گراد چگونه تغییر می کند؟ با افزایش آن، فشار بخار آب افزایش می یابد. این بدان معنی است که مولکول های آب بیشتری در یک واحد حجم (1 متر مکعب) قرار می گیرند. در نتیجه، رطوبت مطلق نیز افزایش می یابد. در عین حال نسبی کاهش خواهد یافت. این به این دلیل است که مقدار واقعی بخار آب در همان سطح باقی مانده است، اما حداکثر مقدار ممکن افزایش یافته است. طبق فرمول (تقسیم یکی بر دیگری و ضرب نتیجه در 100٪) نتیجه کاهش شاخص خواهد بود.
رطوبت مطلق و نسبی با کاهش دما چگونه تغییر می کند؟ وقتی از +15 درجه سانتیگراد به +5 درجه سانتیگراد کاهش می یابد چه اتفاقی می افتد؟ در عین حال، رطوبت مطلق کاهش می یابد. بر این اساس در 1 متر مکعب. از مخلوط هوا، حداکثر مقدار بخار آب می تواند مناسب باشد. محاسبه با فرمول افزایش شاخص نهایی را نشان می دهد - درصد رطوبت نسبی افزایش می یابد.
معنی برای یک شخص
در صورت وجود مقدار زیاد بخار آب، گرفتگی احساس می شود، با کمبود، خشکی پوست و تشنگی احساس می شود. واضح است که رطوبت هوای مرطوب بیشتر است. آب اضافی در حالت گازی باقی نمی ماند و به محیط مایع یا جامد منتقل می شود. در جو، با عجله به سمت پایین می رود، این با بارش (مه، یخبندان) آشکار می شود. در اتاق، لایه ای از تراکم بر روی وسایل داخلی و شبنم روی سطح چمن در صبح تشکیل می شود.
افزایش دما در اتاق های خشک راحت تر قابل تحمل است. اما همین حالت اما با رطوبت نسبی بالای 90 درصد باعث گرم شدن سریع بدن می شود. بدن به همان روش با این پدیده مبارزه می کند - با عرق گرما آزاد می شود. اما در هوای خشک به سرعت از سطح بدن تبخیر می شود (خشک می شود). در یک محیط مرطوب، عملاً این اتفاق نمی افتد. مناسب ترین رژیم (راحت) برای یک فرد 40-60٪ است.
این برای چیست؟ در مواد حجیم در هوای مرطوب، میزان ماده خشک در واحد حجم کاهش می یابد. این تفاوت چندان قابل توجه نیست، اما با حجم های زیاد می تواند به مقدار واقعاً قابل تعریف «نتیجه» شود.
محصولات (غلات، آرد، سیمان) دارای آستانه رطوبت قابل قبولی هستند که در آن می توان آنها را بدون از دست دادن کیفیت یا خواص تکنولوژیکی ذخیره کرد. بنابراین نظارت بر شاخص ها و حفظ آنها در سطح بهینه برای انبارها الزامی است. با کاهش رطوبت هوا، کاهش آن در محصولات نیز حاصل می شود.
دستگاه ها
در عمل، رطوبت واقعی با رطوبت سنج اندازه گیری می شود. قبلاً دو رویکرد وجود داشت. یکی بر اساس اصلاح کشش مو (انسان یا حیوان) است. دیگری بر اساس تفاوت بین قرائت دماسنج در یک محیط خشک و یک محیط مرطوب (سایکرومتری) است.
در رطوبت سنج مو، فلش مکانیسم با موهای کشیده شده روی فریم متصل می شود. بسته به رطوبت هوای محیط، خواص فیزیکی خود را تغییر می دهد. فلش از مقدار مرجع منحرف می شود. حرکات آن در یک مقیاس مشخص ردیابی می شود.
رطوبت نسبی و رطوبت مطلق هوا به دمای محیط بستگی دارد. این ویژگی در سایکرومتر استفاده می شود. هنگام تعیین، قرائت ها از دو دماسنج مجاور گرفته می شود. فلاسک در شرایط عادی یک (خشک) است. در دیگری (مرطوب) در فتیله ای پیچیده شده است که به مخزن آب متصل است.
در این شرایط، دماسنج محیط را با در نظر گرفتن رطوبت تبخیر شده اندازه گیری می کند. و این شاخص به میزان بخار آب موجود در هوا بستگی دارد. تفاوت در قرائت مشخص می شود. مقدار رطوبت نسبی طبق جداول ویژه تعیین می شود.
اخیراً سنسورهایی که از تغییرات در خصوصیات الکتریکی مواد خاص استفاده می کنند، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند. تنظیمات مرجع برای تأیید نتایج و تأیید ابزار وجود دارد.
بخار چیست و چه خواصی دارد؟
آیا می توان هوا را گاز دانست؟
آیا قوانین گاز ایده آل در مورد هوا صدق می کند؟
آب حدود 70.8 درصد از سطح زمین را اشغال کرده است. موجودات زنده از 50 تا 99.7 درصد آب دارند. به بیان تصویری، موجودات زنده آب جاندار هستند. جو حاوی حدود 13-15 هزار کیلومتر مکعب آب به صورت قطرات، بلورهای برف و بخار آب است. بخار آب اتمسفر بر آب و هوا و آب و هوای زمین تأثیر می گذارد.
بخار آب در جو.
بخار آب موجود در هوا، با وجود سطوح وسیع اقیانوس ها، دریاها، دریاچه ها و رودخانه ها، همیشه اشباع نشده است. حرکت توده های هوا به این واقعیت منجر می شود که در برخی از نقاط سیاره ما در یک لحظه معین تبخیر آب بر تراکم غالب است، در حالی که در برخی دیگر، برعکس، تراکم غالب است. اما تقریبا همیشه مقدار مشخصی بخار آب در هوا وجود دارد.
چگالی بخار آب در هوا نامیده می شود رطوبت مطلق.
بنابراین، رطوبت مطلق بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب (کیلوگرم بر متر مکعب) بیان می شود.
فشار جزئی بخار آب
هوای اتمسفر مخلوطی از گازهای مختلف و بخار آب است. هر یک از گازها به کل فشار تولید شده توسط هوا بر روی اجسام موجود در آن کمک می کند.
فشاری که بخار آب در صورت نبود گازهای دیگر ایجاد می کند نامیده می شود فشار جزئی بخار آب.
فشار جزئی بخار آب به عنوان یکی از شاخص های رطوبت هوا در نظر گرفته می شود. این در واحدهای فشار - پاسکال یا میلی متر جیوه بیان می شود.
از آنجایی که هوا مخلوطی از گازها است، فشار اتمسفر با مجموع فشارهای جزئی تمام اجزای هوای خشک (اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن و غیره) و بخار آب تعیین می شود.
رطوبت نسبی.
با فشار جزئی بخار آب و رطوبت مطلق، هنوز نمی توان قضاوت کرد که بخار آب در این شرایط چقدر به اشباع نزدیک است. یعنی شدت تبخیر آب و از دست دادن رطوبت توسط موجودات زنده به این بستگی دارد. به همین دلیل است که مقداری معرفی می شود که نشان می دهد بخار آب در یک دمای معین چقدر به اشباع نزدیک است، - رطوبت نسبی.
رطوبت نسبینسبت فشار جزئی p بخار آب موجود در هوا در دمای معین به فشار p n نامیده می شود. n بخار اشباع شده در همان دما که به صورت درصد بیان می شود:
رطوبت نسبی معمولاً کمتر از 100٪ است.
با کاهش دما، فشار جزئی بخار آب در هوا می تواند برابر با فشار بخار اشباع شود. بخار شروع به متراکم شدن می کند و شبنم می ریزد.
دمایی که در آن بخار آب اشباع می شود نامیده می شود نقطه شبنم.
از نقطه شبنم می توان برای تعیین رطوبت نسبی هوا استفاده کرد.
روان سنج.
رطوبت هوا با استفاده از دستگاه های مخصوص اندازه گیری می شود. ما در مورد یکی از آنها به شما خواهیم گفت - روان سنج.
سایکرومتر از دو دماسنج تشکیل شده است (شکل 11.4). مخزن یکی از آنها خشک می ماند و دمای هوا را نشان می دهد. مخزن دیگری با نوار پارچه ای احاطه شده است که انتهای آن در آب فرو می رود. آب تبخیر می شود و این باعث خنک شدن دماسنج می شود. هر چه رطوبت نسبی بیشتر باشد، شدت تبخیر کمتر می شود و دمایی که توسط دماسنج احاطه شده با پارچه مرطوب نشان داده می شود، به دمای نشان داده شده توسط لامپ خشک نزدیک تر است.
در رطوبت نسبی 100% آب به هیچ وجه تبخیر نمی شود و قرائت هر دو دماسنج یکسان خواهد بود. با اختلاف دمای این دماسنج ها با استفاده از جداول مخصوص می توان رطوبت هوا را تعیین کرد.
مقدار رطوبت
شدت تبخیر رطوبت از سطح پوست انسان به رطوبت بستگی دارد. و تبخیر رطوبت در ثابت نگه داشتن دمای بدن اهمیت زیادی دارد. فضاپیما مطلوب ترین رطوبت نسبی را برای انسان (40-60 درصد) حفظ می کند.
به نظر شما در چه شرایطی شبنم می ریزد؟ چرا شبنم روی چمن ها قبل از یک روز بارانی در عصر نیست؟
دانستن رطوبت در هواشناسی - در ارتباط با پیش بینی آب و هوا بسیار مهم است. اگرچه مقدار نسبی بخار آب در جو نسبتا کم است (حدود 1%)، نقش آن در پدیده های جوی قابل توجه است. تراکم بخار آب منجر به تشکیل ابرها و در پی آن بارش می شود. در همان زمان مقدار زیادی گرما آزاد می شود. برعکس، تبخیر آب با جذب گرما همراه است.
در صنایع بافندگی، شیرینی پزی و سایر صنایع رطوبت خاصی برای روند عادی فرآیند مورد نیاز است.
رعایت رژیم رطوبت در تولید در ساخت مدارها و دستگاه های الکترونیکی در فناوری نانو بسیار مهم است.
نگهداری آثار هنری و کتاب مستلزم حفظ رطوبت هوا در حد لازم است. در رطوبت زیاد، بوم روی دیوارها ممکن است آویزان شود که به لایه رنگ آسیب می رساند. بنابراین، در موزه ها می توانید روان سنج ها را روی دیوارها ببینید.