Absolut och relativ fuktighet

I föregående avsnitt använde vi en serie fysiska termer. Med tanke på deras stora betydelse, låt oss komma ihåg skolans fysikkurs och förklara vad luftfuktighet och daggpunkt är och hur man mäter dem.

Primärt mål fysisk parameterär den absoluta (faktiska) luftfuktigheten - masskoncentration (innehåll) gasformigt vatten(avdunstat vatten, vattenånga) i luften, till exempel antalet kilo vatten som förångats i en kubikmeter luft (mer exakt, i en kubikmeter utrymme). Om det är lite vattenånga i luften så är luften torr, är det mycket är det fuktigt. Men vad betyder mycket? Är till exempel 0,1 kg vattenånga i en kubikmeter luft mycket? Och inte mycket, och inte lite, bara precis så mycket och inget mer. Men om du frågar om 0,1 kg vattenånga är mycket i en kubikmeter luft vid en temperatur på 40 °C, så kan du definitivt säga att det är mycket, så mycket att det aldrig händer.

Faktum är att det inte är möjligt att förånga så mycket vatten som önskas, eftersom vatten under vanliga badförhållanden fortfarande är en vätska, och endast en mycket liten del av dess molekyler försvinner från vätskefasen genom gränsytan till gasfasen. Låt oss förklara detta med exemplet på samma konventionella modell av ett turkiskt bad - ett modellkärl ("panna"), vars botten (golv), väggar och lock (tak) har samma temperatur. Inom tekniken kallas ett sådant isotermiskt kärl en termostat (ugn).

Låt oss hälla vatten på botten av modellkärlet (på golvet i badhuset) och, genom att ändra temperaturen, mäta luftens absoluta fuktighet vid olika temperaturer. Det visar sig när temperaturen stiger absolut fuktighet lufttemperaturen stiger snabbt, och när temperaturen sjunker, minskar den snabbt (bild 23). Detta är resultatet av det faktum att med ökande temperatur ökar antalet vattenmolekyler med tillräcklig energi för att övervinna energibarriären för fasövergången snabbt (exponentiellt). En ökning av antalet förgasande (”avdunstande”) molekyler leder till en ökning av antalet (ackumulering) av vattenmolekyler i luften (till en ökning av mängden vattenånga), vilket i sin tur leder till en ökning av antal vattenmolekyler som återigen "flyger" ner i vattnet (flytande). När vattenförgasningshastigheten jämförs med vattenångans kondensationshastighet uppstår jämvikt, vilket beskrivs av kurvan i fig. 23. Det är viktigt att komma ihåg att i ett jämviktstillstånd, när det verkar som att ingenting händer i badhuset, så avdunstar ingenting och ingenting kondenserar, faktiskt tonvis av vatten (och vattenånga) förgasas faktiskt (och omedelbart flytande) respektive). Men i framtiden kommer vi att överväga förångning exakt den resulterande effekten - överskottet av förgasningshastigheten över vätskehastigheten, när mängden vatten faktiskt minskar och mängden vattenånga faktiskt ökar. Om kondensationshastigheten överstiger förgasningshastigheten, kommer vi att kalla denna process kondensation.

Värdena för absolut jämviktsluftfuktighet kallas densitet mättad ånga vatten och är den högsta möjliga absoluta luftfuktigheten vid en given temperatur. När temperaturen stiger börjar vattnet avdunsta (förvandlas till gas), vilket tenderar till en ökad mättad ångdensitet. När temperaturen sjunker uppstår kondensation av vattenånga antingen på kylväggarna i form av små daggdroppar (som sedan övergår i stora droppar och rinner ner i form av bäckar), eller i volymen kylluft i form av små dimdroppar mindre än 1 mikron i storlek (inklusive i form av "ångmoln").

Ris. 23. Absolut luftfuktighet är över vattnet under jämviktsförhållanden (mättad ångdensitet) och motsvarande mättade ångtryck rho vid olika temperaturer. Prickade pilar – bestämning av daggpunkten Тр för ett godtyckligt värde för absolut fuktighet d.

Sålunda, vid en temperatur på 40 °C, är den absoluta jämviktsfuktigheten för luft över vattnet under isotermiska förhållanden (mättad ångdensitet) 0,05 kg/m3. Omvänt, för en absolut luftfuktighet på 0,05 kg/m3, kallas en temperatur på 40 °C för daggpunkt eftersom det vid denna absoluta luftfuktighet och vid denna temperatur börjar dyka upp dagg (när temperaturen sjunker). Alla är bekanta med dagg från immigt glas och speglar i badrum. Absolut luftfuktighet bestämmer tydligt (enligt grafen i fig. 23) luftens daggpunkt och vice versa. Observera att daggpunkten är 37 °C, lika med normal temperatur människokroppen, motsvarar en absolut luftfuktighet på 0,04 kg/m 3 .

Betrakta nu fallet när det termodynamiska jämviktstillståndet kränks. Till exempel värmdes först ett modellkärl tillsammans med vattnet och luften i det till 40 °C, och låt oss sedan rent hypotetiskt anta att temperaturen på väggarna, vattnet och luften plötsligt steg kraftigt till 70 °C. Inledningsvis har vi en absolut luftfuktighet på 0,05 kg/m 3, vilket motsvarar densiteten för mättad ånga vid 40 °C. Efter att lufttemperaturen stigit till 70 °C bör den absoluta luftfuktigheten gradvis stiga till ett nytt värde på mättad ångdensitet på 0,20 kg/m3 på grund av avdunstning av ytterligare en mängd vatten. Och under hela avdunstningsperioden kommer den absoluta luftfuktigheten att vara under 0,20 kg/m3, men ökar och tenderar till ett värde av 0,20 kg/m3, vilket förr eller senare kommer att fastställas till 70 °C.

Sådana icke-jämviktslägen för luftövergång från ett tillstånd till ett annat beskrivs med begreppet relativ fuktighet, vars värde beräknas och är lika med förhållandet mellan den aktuella absoluta fuktigheten och den mättade ångdensiteten vid den aktuella lufttemperaturen. I början har vi alltså en relativ luftfuktighet på 100 % vid 40 °C. Sedan, med en kraftig ökning av lufttemperaturen till 70 °C, sjönk den relativa luftfuktigheten kraftigt till 25 %, varefter den, på grund av avdunstning, började stiga igen till 100 %. Eftersom begreppet mättad ångdensitet är meningslöst utan att ange temperatur, är begreppet relativ fuktighet också meningslöst utan att ange temperatur. Således motsvarar en absolut luftfuktighet på 0,05 kg/m 3 en relativ luftfuktighet på 100 % vid en lufttemperatur på 40 °C och 25 % vid en lufttemperatur på 70 °C. Absolut luftfuktighet är ett rent massvärde och kräver ingen hänvisning till någon temperatur.

Om den relativa luftfuktigheten är noll, så finns det ingen vattenånga i luften alls (absolut torr luft). Om luftens relativa fuktighet är 100 %, är luften så fuktig som möjligt, den absoluta luftfuktigheten är lika med densiteten av mättad ånga. Om luftens relativa luftfuktighet är till exempel 30 %, så betyder det att endast 30 % av mängden vatten har avdunstat i luften, som i princip kan förångas i luften vid denna temperatur, men ännu inte avdunstat (eller kan ännu inte avdunstas på grund av brist på flytande vatten). Med andra ord indikerar det numeriska värdet på luftens relativa fuktighet om vatten fortfarande kan avdunsta och hur mycket av det som kan avdunsta, det vill säga luftens relativa fuktighet kännetecknar faktiskt luftens potentiella fuktkapacitet. Vi betonar att termen "relativ" inte relaterar massan av vatten i luften till luftmassan, utan till maximalt möjliga massainnehåll av vattenånga i luften.

Men vad händer om det inte finns någon enhetlig temperatur i kärlet? Till exempel kommer botten (golvet) att ha en temperatur på 70 °C, och locket (taket) kommer endast att ha en temperatur på 40 °C. Då är det inte möjligt att införa ett enhetligt begrepp om mättad ångdensitet och relativ fuktighet. I botten av kärlet tenderar den absoluta luftfuktigheten att stiga till 0,20 kg/m3 och i taket minskar den till 0,05 kg/m3. I detta fall kommer vattnet i botten att avdunsta, och vattenånga kommer att kondensera i taket och sedan strömma ner i form av kondensat, särskilt till kärlets botten. En sådan icke-jämviktsprocess (men kanske ganska stabil över tid, det vill säga stationär) kallas destillation inom industrin. Denna process är typisk för riktiga turkiska bad, där dagg ständigt kondenserar på det kalla taket. Därför i turkiska bad Det är obligatoriskt att göra välvda tak med rännor (spår) för kondensavledning.

Ojämvikt kan också uppstå i många andra (och nästan alla verkliga) fall, i synnerhet när alla temperaturer är lika, men det råder brist på vatten. Så om vattnet i botten av kärlet försvinner (avdunstar) under förångningsprocessen, kommer det inte att finnas något ytterligare att avdunsta, och den absoluta fuktigheten kommer att fixeras på samma nivå. Det är klart att för att uppnå en relativ luftfuktighet på 100% i detta fall med förhöjda temperaturer misslyckas, vilket är en användbar faktor, särskilt för att få en torr bastu eller lätt ånga i ett ryskt bad. Men om vi börjar sänka temperaturen, då vid en viss låg temperatur, kallad daggpunkt, kommer vatten igen att dyka upp på kärlets väggar i form av kondens. Vid daggpunkten är luftens relativa fuktighet alltid 100 % (genom själva definitionen av daggpunkten).

Baserat på principen om utseendet av kondens när lufttemperaturen minskar skapades en allmänt känd industriell anordning för att bestämma daggpunkten i gaser. I en glaskammare genom vilken testgasen leds med låg hastighet, monteras en polerad metallyta som långsamt kyls ned (fig. 24). Vid daggögonblicket (dimma) mäts yttemperaturen. Denna temperatur tas som daggpunkt. Noggrann bestämning av daggögonblicket är endast möjligt med hjälp av ett mikroskop, eftersom daggdroppar i det första ögonblicket är mycket små. Ytan kyls genom att utvinna värme med ett flytande kylmedel eller med någon annan metod. Temperaturen på ytan som dagg faller på mäts med valfri termometer, helst ett termoelement. Funktionsprincipen för enheten blir tydlig om du "andas" på en kall spegel, särskilt en som förs från kylan till ett varmt rum - när spegeln värms upp minskar imma stadigt och slutar sedan helt.

Allt detta innebär att vid temperaturer över daggpunkten är ytan alltid torr, och om vatten hälls avsiktligt kommer det säkert att avdunsta och ytan torkar ut. Och vid en temperatur under daggpunkten är ytan alltid våt, och om ytan torkas på konstgjord väg (torkas), kommer vatten på den omedelbart att dyka upp "av sig själv" i den meningen att det kommer att falla ut från luften i formen av dagg (kondens).

Ris. 24. Principen för enheten för exakt definition daggpunkt i gas. 1 – polerad metallyta för att observera utseendet på daggdroppar, 2 – metallkropp, 3 – glas, 4 – in- och utlopp för gasflöde, 5 – mikroskop, 6 – bakgrundsbelysningslampa, 7 – termoelement termometer med en termoelementkoppling installerad i närhet till den polerade ytan, 8 – ett glas med en kyld vätska (till exempel en vatten-alkoholblandning med fast koldioxid - torris), 9 – en glaslyftare.

En helt annan situation uppstår om ytan är porös (trä, keramik, cement-sand, fibrös, etc.). Porösa material kännetecknas av att de har hålrum, och hålrummen har formen av kanaler med liten tvärstorlek (diameter) ner till 1 mikron eller ännu mindre. Vätska i sådana kanaler (kapillärer, porer) beter sig annorlunda än på en icke-porös yta eller i kanaler med stor tvärgående storlek. Om kanalernas yta fuktas med vatten, absorberas vattnet från ytan djupt in i materialet och, som alla vet, kommer det att vara svårt att förånga det senare. Och om ytan på kanalerna inte är fuktad med vatten, absorberas inte vattnet djupt in i materialet, och även om det "injiceras" speciellt djupt in i materialet (till exempel med en spruta), kommer det fortfarande att vara tvingas ut (avdunstat) ut. Detta uppstår på grund av att i vätade kapillärer bildas en konkav menisk av vätskeytan, och ytspänningskrafter drar vätskan in i kapillären (fig. 25). Ju tunnare kapillärerna är, desto starkare absorberas vätskan, och höjden på vätskepelarens höjning i kapillären på grund av ytspänningskrafter kan vara tiotals meter. Därför fördelas den absorberade vätskan gradvis över hela volymen av det porösa materialet, som används av träd för att leverera näringslösningar från rötterna till kronans blad.

Ris. 25. Illustration av egenskaperna hos ett poröst material, presenterat i form av en uppsättning kanaler (kapillärer, porer) av olika tvärgående storlekar d (diameter). 1 – icke-poröst substrat, 2 – vatten spills på substratet, 3 – kapillärer av ett poröst material, suger vatten från substratet på grund av ytspänning F större höjd, ju tunnare kapillären (den villkorade tvärgående storleken på "kanalen" d0 för vatten utanför kapillären är lika med oändligheten). Ju tunnare kapillären är, desto lägre är jämviktsvärdet för vattenångtrycket (jämviktsabsolut luftfuktighet, mättad ångdensitet), vilket resulterar i att vattenånga som bildas vid ytan av vattnet på substratet kondenserar på vattenytan i kapillären (ångans rörelse visas med en streckad prickad pil 4 – detta fenomen att fukta ett poröst material med vattenånga från luften kallas hygroskopicitet.

Porösa material har en annan viktig funktion, på grund av det faktum att densiteten av mättad ånga ovanför en konkav vattenyta är mindre än över en plan platt vattenyta, dvs. mindre värden, indikerad i fig. 23. Detta orsakas av det faktum att vattenmolekyler från ångfasen oftare flyger in i kompakt (flytande) vatten med en konkav menisk (eftersom de är mer "omgivna" av ytan av kompakt vatten), och luften töms på vattenånga. Allt detta leder till det faktum att vatten från en plan yta avdunstar och kondenserar inuti det porösa materialet i kapillärer med fuktiga väggar. Denna egenskap hos ett poröst material som ska fuktas av fuktig luft kallas hygroskopicitet. Det är klart att allt vatten från icke-porösa ytor förr eller senare kommer att "återkondensera" in i kapillärerna i det porösa materialet. Det betyder att om icke-porösa material är torra, betyder det inte att porösa material också är torra under dessa förhållanden.

Således, även vid låg luftfuktighet (till exempel vid en relativ luftfuktighet på 20%), kan porösa material fuktas (även vid en temperatur på 100 °C). Således är trä poröst, därför kan det, när det lagras i ett lager, inte bli helt torrt, oavsett hur länge det torkas, utan kan bara vara "lufttorkat". För att få absolut torr ved måste den värmas till högsta möjliga temperatur (120–150 °C och uppåt) med en så låg relativ luftfuktighet som möjligt (0,1 % och lägre).

Lufttorr fukthalt i trä bestäms inte av absolut luftfuktighet, utan av relativ luftfuktighet vid en given temperatur. Detta beroende är typiskt inte bara för trä, utan också för tegel, gips, fibrer (asbest, ull, etc.). Förmågan hos porösa material att absorbera vatten från luften kallas förmågan att "andas". Förmågan att "andas" motsvarar hygroskopicitet. Detta fenomen kommer att diskuteras mer i detalj i avsnitt 7.8.

Vissa organiska porösa material (fibrer) kan töjas beroende på deras egen fukthalt. Du kan till exempel hänga den på en vanlig ulltråd vikt och, genom att fukta tråden, se till att tråden har förlängts, och sedan, när den torkar, kommer den att förkortas igen. Detta gör det möjligt att bestämma trådens fukthalt genom att mäta trådens längd. Och eftersom trådens luftfuktighet bestäms av luftens relativa luftfuktighet, kan trådens längd också användas för att bestämma luftens relativa fuktighet (om än ungefärligt, med visst fel, som ökar med ökande luftfuktighet). Hushållshygrometrar (anordningar för att bestämma relativ luftfuktighet), inklusive bad, fungerar enligt denna princip (fig. 26).

Ris. 26. Hygrometerns princip. 1 – hygroskopisk tråd, sträckande när den är fuktad (från naturligt eller konstgjort material), fast fäst i båda ändarna på enhetens kropp, 2 – valstråd med justerbar längd för kalibrering av enheten, 3 – rotationsaxel för den indikerande pilen på enheten, 4 – pilspak, 5 – dragfjäder, 6 – pil, 7 – skala.

Vid torkning förkortas även träfibrerna. Detta förklarar effekterna av förändringar i formen på växtgrenar och förvrängning av virke under torkning. Många utformningar av hemgjorda byhygrometrar är baserade på träets hygroskopicitet (fig. 27 och 28).

Således bestämmer de konkava vattenytorna i fuktade kapillärer specifika egenskaper porösa material (särskilt hygroskopicitet och förändring mekaniska egenskaper). En lika viktig roll spelas av konvexa vattenytor (på icke-vätbara plana ytor av substrat och i icke-vätbara kapillärer), över vilka trycket mättade ångor mer vatten än över plana och konkava vattenytor. Detta innebär att icke-vätbara material är torrare än vätbara material: vatten avdunstar från de icke-vätbara materialen och den resulterande ångan kondenserar sedan på de vätbara materialen. Detta är grunden för verkan av vattenavvisande träimpregnering, som förhindrar inte bara att flytande vatten tränger in i porerna, utan också kondenserar vattenånga inuti träet. Konvexiteten hos vattendroppar i luften förklarar den lätta avdunstningen av dimma, liksom svårigheten (jämfört med dagg) med dess bildning under underkylning av fuktiga gaser (särskilt i bad, i moln, i moln, etc.).

Ris. 27. Den enklaste hemgjorda hygrometern från en torkad och slipad trägren. 1 – huvudskott, skuret på båda sidor och fäst på väggen (placerat i plåtens plan), 2 – sekundärt sidoskott 3–6 mm tjockt och 40–60 cm långt, 3 – skala markerat på väggen och byggt enligt en graderad certifierad hygrometer (eller enligt väderrapporter för området). Vid låg relativ fuktighet torkar skottets ved, den längsgående träfibern 4 förkortas och drar sidoskottet bort från det huvudsakliga.

Ris. 28. Den enklaste hemgjorda hygrometern, baserad på att öka massan av fuktat trä vid hög relativ luftfuktighet. 1 – vipparm (våg), 2 – upphängningsgänga, 3 – vikt av icke-hygroskopiskt material (till exempel metall), 4 – vikt av hygroskopiskt trä (tunt rundvirke tillverkat av tvärsågat löst lätt trä som lind eller nät med sågspån och spån). När den relativa luftfuktigheten ökar blir träet återfuktat och ökar i vikt, vilket leder till att vippan lutar mot den hygroskopiska belastningen.

Sammanfattningsvis noterar vi funktionerna i vardagliga koncept och professionella termer förknippade med våta gaser. Många badhusälskare är fortfarande övertygade om att värmarna i ryska bad "ger ut" under "explosiv" ger inte någon form av vattenånga, utan en gassuspension (damm) av små partiklar varmvatten, och de mycket mikroskopiska partiklarna i hett vatten är den där mycket "lätta ångan". Därför måste anhängare av denna vackra vardagsteori plågsamt rusa mellan den uppenbara ändamålsenligheten med det "turkiska" utbudet för stora, men måttligt varma golvytor (som enligt denna teori verkar ge den "lättaste" ånga) och " användbarhet” av det ryska utbudet för relativt små ytor av heta stenar . I enlighet med denna teori verkar blossen av "vit" ånga från vattenkokaren vara den primära handlingen av "avdunstning" av vatten i vattenkokaren. Sedan "avdunstar" dessa stora partiklar av "vit" ånga (förmodas dissociera) igen för att bilda mikroskopiska vattenpartiklar som är osynliga för ögat. Det är uppenbart att alla dessa överväganden är en konsekvens av okunnighet om molekylteorin om ämnen, och därmed oförmågan att föreställa sig kondenserat vatten i form av en uppsättning ömsesidigt attraherande molekyler, från vilka, övervinna en barriär, individuellt, mest energirikt vatten molekyler kan flyga upp i luften (kan bryta "bindningarna" av ömsesidig attraktion), bara bilda ånga i form av gas.

I den här boken har vi inte möjlighet att diskutera många vardagliga (ofta mycket smarta, men täta) idéer som är så karakteristiska för bad. Denna bok ger förtrogenhet med fysik åtminstone på nivån skolans läroplan. Vi skiljer tydligt kompakt, flytande vatten som hälls i ett kärl från dispergerat (fragmenterat) flytande vatten i form av stora droppar och stänk och/eller i form av små droppar - aerosoler (som sakta faller i luften) och/eller i form av små droppar. av ultrafina droppar - dimma och dis (faller nästan inte i luften). Vattenånga (vattenånga) är inte vatten eller en vätska (även om det är finfördelat), utan en gas dessa är individuella vattenmolekyler i rymden, och dessa vattenmolekyler är så långt från varandra att de praktiskt taget inte attraherar varandra (; men ibland interagerar som ett resultat av kollisioner och på grund av detta kan ständigt kombinera - kondensera när låga hastigheter molekylära kollisioner). Vattenmolekyler (i form av vattenånga i ett bad) är alltid omgivna av luftmolekyler som bildar en speciell gas - fuktig luft, det vill säga en blandning av luft med vattenånga (en blandning av molekyler av vatten, kväve, syre, argon och andra komponenter som utgör luft). Och om denna fuktiga luft är varm, kallas den i badet "ånga". Dissocierade vattenångor kallas dissocierade vattenmolekyler H 2 O –> OH + H, bildad vid temperaturer över 2000 °C. Med ännu mer höga temperatureröver 5000 °C bildas olika joniserade vattenångor H 2 O –> OH ‑ + H + = OH ‑ +H 3 O + = OH + H + + e låga temperaturerångor, men med elektron- eller jonbestrålning, till exempel vid pyrning eller korona elektriska urladdningar i luften.

Vattenånga, som vilken gas som helst (eller vilken som helst ånga, till exempel förångande bensin), är osynlig, och dimma, som inte är en gas, utan små vattendroppar, sprider ljus och är synlig i form av vit "rök". Varje dag kan vi observera hur vattenånga kommer ut ur en vattenkokare eller under locket på en kastrull och svalnar i luften. När den kommer ut ur vattenkokaren är den till en början osynlig (i form av gas), svalnar gradvis i vattenkokarens pip, börjar kondensera och förvandlas till strömmar av dimma (”ångpuffar”). Då blandas dimdropparna med luften och om den är tillräckligt torr (det vill säga kan ta emot fukt) förångas de igen och "försvinner". I badhuslivet förstås ånga vanligtvis korrekt som den osynliga vattenångan i luften, inklusive den varma fuktiga luften i badhuset som kallas ånga: "det finns het ånga i badhuset" eller "kall ånga i badhuset." Dimma i badhuset i form av "bloss av ånga" är ett oönskat fenomen. Dimma bildas när kall luft plötsligt tränger in genom öppningsbara dörrar in i ett blött badhus, samt när den träffar otillräckligt uppvärmda stenar vid låga lufttemperaturer i badhuset (precis som dimma bildas när ånga lämnar en vattenkokare). I vilket fall som helst kan dimbildning förhindras genom att höja temperaturen på ångan och genom att höja temperaturen och minska luftfuktigheten i den luft som ångan kommer in i (se avsnitt 7.5). Om dimma är synlig i badhuset, sägs ångan i badhuset vara "rå" (se avsnitt 7.6). Om ansiktet när man går in i badhuset känner fukt (svett) och glasögonen imma, då säger de att ångan är "våt", och om ansiktet inte känner fukt är ångan "torr". Naturligtvis kan vattenånga i sig (som en gas) inte vara torr, fuktig eller fuktig, det skulle vara mer korrekt att säga torr, fuktig eller fuktig luft. I rörmokares yrkesjargong används ofta de tekniska termerna "våt" eller "våt" ånga när de vill förklara att det finns kondensvatten (även i form av dimma) i huvudångledningen (till exempel tillförsel av ånga) direkt till ångbadet i ett stadsbad). Termerna "torr", "överhettad" eller "live" ånga används när huvudångröret är torrt inuti och ångan inuti röret är fri från dimma. Terminologin är alltså en helt annan, så ibland krävs ytterligare förtydliganden. Vetenskaplig, professionell och vardaglig terminologi, som regel, sammanfaller inte.

När vi pratar om om vår hälsa, då kommer kunskap om relativ luftfuktighet och formeln för att fastställa den först. Det är dock inte nödvändigt att veta den exakta formeln, men det skulle vara trevligt att åtminstone översikt föreställ dig vad det är, varför mäta luftfuktighet i huset och på vilka sätt detta kan göras.

Vilken bör vara den optimala luftfuktigheten?

Fuktighet i ett rum där en person arbetar, tillbringar fritid eller sover är av särskild betydelse. Våra andningsorgan är utformade på ett sådant sätt att luft som är för torr eller mättad med vattenånga är skadlig för dem. Därför finns det statliga standarder som reglerar vad luftfuktigheten inomhus ska vara.

Optimal fuktighetszon

I allmänhet finns det ett dussin sätt att kontrollera luftfuktigheten och återställa den till det normala. Detta kommer att skapa de mest gynnsamma förutsättningarna för studier, sömn, sport, öka prestationsförmågan och förbättra välbefinnandet.

Vattnets mättade ångtryck ökar kraftigt med ökande temperatur. Därför, vid isobarisk (det vill säga kl konstant tryck) kylluft med konstant koncentration av ånga, uppstår ett moment (daggpunkt) när ångan är mättad. I det här fallet kondenserar "överskottet" ångan i form av dimma, dagg eller iskristaller. Processerna för mättnad och kondensering av vattenånga spelar en stor roll i atmosfärsfysik: processer för molnbildning och bildning atmosfäriska fronter bestäms till stor del av processerna för mättnad och kondensering, värmen som frigörs under kondenseringen av atmosfärisk vattenånga ger energimekanismen för uppkomsten och utvecklingen av tropiska cykloner (orkaner).

Relativ luftfuktighet är den enda hygrometriska indikatorn på luft som tillåter direkt instrumentell mätning.

Uppskattning av relativ fuktighet

Den relativa fuktigheten för en vatten-luftblandning kan uppskattas om dess temperatur är känd ( T) och daggpunktstemperatur ( Td), enligt följande formel:

Där P s- mättat ångtryck för motsvarande temperatur, som kan beräknas med Arden Buck-formeln:

Ungefärlig beräkning

Relativ luftfuktighet kan beräknas ungefär med följande formel:

(\displaystyle R\!H\approx 100-5(T-25T_(d)).)

Det vill säga, för varje grad Celsius skillnad mellan lufttemperaturen och daggpunktstemperaturen minskar den relativa luftfuktigheten med 5 %.

Dessutom kan relativ luftfuktighet uppskattas med hjälp av ett psykrometriskt diagram.

Övermättad vattenånga I frånvaro av kondenscentra, när temperaturen sjunker, kan ett övermättat tillstånd bildas, det vill säga den relativa luftfuktigheten blir mer än 100%. Joner eller aerosolpartiklar kan fungera som kondensationscentra det är på kondensationen av övermättad ånga på joner som bildas under passagen av en laddad partikel i en sådan ånga att driftprincipen för Wilson-kammaren och diffusionskammarna bygger på: vattendroppar som kondenserar på; de bildade jonerna bildas synliga spår

(spår) av en laddad partikel.

Ett annat exempel på kondensering av övermättad vattenånga är flygplanets konturer, som uppstår när övermättad vattenånga kondenserar på sotpartiklar från motoravgaserna.

Kontrollmedel och metoder För att bestämma luftfuktigheten används instrument som kallas psykrometrar och hygrometrar. Augusts psykrometer består av två termometrar – torr och våt. En våt termometer visar en lägre temperatur än en torr termometer eftersom dess behållare är insvept i en trasa indränkt i vatten, som kyler den när den avdunstar. Avdunstningens intensitet beror på luftens relativa fuktighet. Baserat på avläsningar av torra och våta termometrar, hittas luftens relativa fuktighet med hjälp av psykrometriska tabeller. I nyligen

Integrerade fuktsensorer (vanligtvis med spänningsutgång) har blivit allmänt använda, baserat på egenskapen hos vissa polymerer att ändra deras elektriska egenskaper (såsom mediets dielektriska konstant) under inverkan av vattenånga som finns i luften. Bekväm luftfuktighet för människor bestäms av dokument som GOST och SNIP. De reglerar vad som är inomhus på vintern optimal luftfuktighet

för människor är det 30-45%, på sommaren - 30-60%. Uppgifterna om SNIP är något annorlunda: 40-60% för vilken tid på året som helst, den maximala nivån är 65%, men för mycket fuktiga regioner - 75%.

För att bestämma och bekräfta de metrologiska egenskaperna hos instrument för att mäta fuktighet används speciella referensinstallationer (modell) - klimatkammare (hygrostater) eller dynamiska generatorer av gasfuktighet.

Relativ luftfuktighet är en viktig miljöindikator för miljön. Om luftfuktigheten är för låg eller för hög blir en person snabbt trött och uppfattning och minne försämras. Människans slemhinnor torkar ut, rörliga ytor spricker och bildar mikrosprickor i vilka virus, bakterier och mikrober tränger direkt in. Låg relativ luftfuktighet (upp till 5-7%) i lägenheter och kontor har observerats i regioner med långvarigt låga negativa utomhustemperaturer. Vanligtvis leder en varaktighet på upp till 1-2 veckor vid temperaturer under -20 ° C till uttorkning av lokalerna. En betydande försämrande faktor för att upprätthålla den relativa luftfuktigheten är luftväxlingen vid låg negativa temperaturer. Ju större luftutbytet är i rummen, desto snabbare skapas låg (5-7%) relativ luftfuktighet i dessa rum.

Att ventilera rum i kallt väder för att öka luftfuktigheten är ett grovt misstag - det här är det mesta effektivt sätt uppnå motsatsen. Anledningen till den utbredda missuppfattningen är uppfattningen om relativ luftfuktighet, kända för alla från väderprognoser. Detta är procentsatser av ett visst antal, men det här antalet är olika för ett rum och en gata! Du kan ta reda på denna siffra från tabellen som länkar temperatur och absolut luftfuktighet. Till exempel betyder 100 % luftfuktighet i gatuluften vid -15 °C 1,6 g vatten per kubikmeter, men samma luft (och samma gram) vid +20 °C betyder endast 8 % luftfuktighet.

Livsmedelsprodukter, byggnadsmaterial och även många elektroniska komponenter kan lagras i ett strikt definierat område av relativ fuktighet. Många tekniska processer ske endast med strikt kontroll av vattenånghalten i luften i produktionslokalen.

Luftfuktigheten i rummet kan ändras.

Luftfuktare används för att öka luftfuktigheten.

Funktionerna för avfuktning (sänkning av luftfuktighet) av luft implementeras i de flesta luftkonditioneringsapparater och i form av separata enheter - luftavfuktare.

Inom blomsterodling

Den relativa luftfuktigheten i växthus och bostadslokaler som används för att odla växter är föremål för fluktuationer, vilka bestäms av tid på året, lufttemperatur, graden och frekvensen av vattning och besprutning av växter, närvaron av luftfuktare, akvarier eller andra behållare med öppen vattenyta, ventilation och värmesystem. Kaktusar och många suckulenta växter tolererar torr luft lättare än många tropiska och subtropiska växter.
Som regel för växter vars hemland är vått tropiska skogar, den optimala relativa luftfuktigheten är 80-95% (på vintern kan den minskas till 65-75%). För växter av varma subtroper - 75-80%, kalla subtroper - 50-75% (Levy, cyklamen, cineraria, etc.)
När man håller växter i bostadsområden lider många arter av torr luft. Först och främst påverkar detta

DEFINITION

Absolut luftfuktighetär mängden vattenånga per volymenhet luft:

SI-måttenheten för absolut fuktighet är

Luftfuktighet är en mycket viktig parameter miljö. Det är känt att de flesta av Jordens yta upptas av vatten (Världshavet), från vars yta avdunstning sker kontinuerligt. I olika klimatzoner intensiteten i denna process varierar. Det beror på genomsnittlig dygnstemperatur, närvaro av vindar och andra faktorer. Alltså i vissa platser processen med vattenförångning är mer intensiv än dess kondensation, och i vissa fall är det tvärtom.

Människokroppen reagerar aktivt på förändringar i luftfuktigheten. Till exempel är svettningsprocessen nära relaterad till temperaturen och luftfuktigheten i omgivningen. Vid hög luftfuktighet kompenseras processerna för fuktavdunstning från hudens yta praktiskt taget av processerna för dess kondensation, och avlägsnandet av värme från kroppen störs, vilket leder till störningar i termoregleringen; Vid låg luftfuktighet råder fuktavdunstning över kondensprocesser och kroppen förlorar för mycket vätska, vilket kan leda till uttorkning.

Dessutom är begreppet fuktighet det viktigaste kriteriet bedömningar väderförhållanden, som alla känner till från väderprognoser.

Absolut luftfuktighet ger en uppfattning om det specifika vatteninnehållet i luften i massa, men detta värde är obekvämt med tanke på känsligheten för fukt hos levande organismer. En person känner inte massmängden vatten i luften, utan dess innehåll i förhållande till det högsta möjliga värdet. För att beskriva levande organismers reaktion på förändringar i innehållet av vattenånga i luften introduceras begreppet relativ fuktighet.

Relativ luftfuktighet

DEFINITION

Relativ luftfuktighet- Det här fysisk kvantitet, som visar hur långt vattenånga i luften är från mättnad:

var är densiteten av vattenånga i luften (absolut fuktighet); densiteten av mättad vattenånga vid en given temperatur.

Daggpunkt

DEFINITION

Daggpunktär den temperatur vid vilken vattenånga blir mättad.

Att känna till daggpunktstemperaturen kan ge dig en uppfattning om den relativa luftfuktigheten. Om daggpunktstemperaturen är nära omgivningstemperaturen är luftfuktigheten hög ( När temperaturerna sammanfaller bildas dimma). Tvärtom, om värdena för daggpunkten och lufttemperaturen vid tidpunkten för mätningen skiljer sig mycket åt, kan vi prata om ett lågt innehåll av vattenånga i atmosfären.

När något förs in i ett varmt rum från kylan kyls luften ovanför det, blir mättat med vattenånga och vattendroppar kondenserar på föremålet. Därefter värms föremålet upp till rumslufttemperaturen och all kondens avdunstar.

Ett annat, inte mindre bekant exempel är imma av glas i ett hus. Många upplever kondens på sina fönster vintertid. Detta fenomen påverkas av två faktorer - luftfuktighet och temperatur. Om ett normalt tvåglasfönster är installerat och isoleringen utförs korrekt, och det finns kondens, betyder det att det är hög luftfuktighet i rummet; Eventuellt dålig ventilation eller utsug.

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1

EXEMPEL 2

Absolut fuktighet

Absolut luftfuktighet är mängden fukt (i gram) som finns i en kubikmeter luft. På grund av dess låga värde mäts det vanligtvis i g/m3. Men på grund av det faktum att luften vid en viss lufttemperatur endast kan innehålla en maximal maximal mängd fukt (med ökande temperatur ökar denna maximalt möjliga mängd fukt, med sjunkande lufttemperatur minskar den maximalt möjliga mängden fukt) konceptet Relativ Fuktighet infördes.

Relativ luftfuktighet

En ekvivalent definition är förhållandet mellan massandelen vattenånga i luften och maximalt möjligt vid en given temperatur. Mätt i procent och bestäms av formeln:

där: - relativ fuktighet hos blandningen (luften) i fråga; - partialtryck av vattenånga i blandningen; - mättat ångtryck i jämvikt.

Vattnets mättade ångtryck ökar kraftigt med ökande temperatur (se diagram). Med isobarisk (det vill säga vid konstant tryck) kylning av luft med konstant ångkoncentration kommer därför ett ögonblick (daggpunkt) då ångan är mättad. I det här fallet kondenserar den "extra" ångan i form av dimma eller iskristaller. Processerna för mättnad och kondensation av vattenånga spelar en stor roll i atmosfärens fysik: processerna för molnbildning och bildandet av atmosfäriska fronter bestäms till stor del av processerna för mättnad och kondensation som frigörs under kondensationen av atmosfärisk vattenånga energimekanismen för uppkomsten och utvecklingen av tropiska cykloner (orkaner).

Uppskattning av relativ fuktighet

Den relativa fuktigheten för en vatten-luftblandning kan uppskattas om dess temperatur är känd ( T) och daggpunktstemperatur ( Td). När T Och Td uttryckt i grader Celsius, då är följande uttryck sant:

Där partiellt tryck vattenånga i blandningen uppskattas e sid :

Och det våta ångtrycket för vatten i blandningen vid temperatur uppskattas e s :

Övermättad vattenånga

I frånvaro av kondenscentra, när temperaturen sjunker, kan ett övermättat tillstånd bildas, dvs. den relativa fuktigheten blir mer än 100%. Joner eller aerosolpartiklar kan fungera som kondensationscentra det är på kondensationen av övermättad ånga på joner som bildas under passagen av en laddad partikel i en sådan ånga att principen för driften av Wilson-kammaren och diffusionskammarna är baserad: vattendroppar; kondenserar på de bildade jonerna bildar ett synligt spår (spår) av de laddade partiklarna.

Ett annat exempel på kondensering av övermättad vattenånga är flygplanets konturer, som uppstår när övermättad vattenånga kondenserar på sotpartiklar från motoravgaserna.

Ett annat exempel på kondensering av övermättad vattenånga är flygplanets konturer, som uppstår när övermättad vattenånga kondenserar på sotpartiklar från motoravgaserna.

För att bestämma luftfuktigheten används instrument som kallas psykrometrar och hygrometrar. Augusts psykrometer består av två termometrar – torr och våt. En termometer för våt glödlampa visar en lägre temperatur än en torr glödlampa eftersom... dess behållare är insvept i en trasa indränkt i vatten, som kyler den när den avdunstar. Avdunstningens intensitet beror på luftens relativa fuktighet. Baserat på avläsningar av torra och våta termometrar, hittas luftens relativa fuktighet med hjälp av psykrometriska tabeller. På senare tid har integrerade fuktighetssensorer (vanligtvis med spänningsutgång) blivit allmänt använda, baserat på egenskapen hos vissa polymerer att ändra deras elektriska egenskaper (som mediets dielektriska konstant) under inverkan av vattenånga som finns i luften. För att verifiera instrument för att mäta luftfuktighet använder de speciella installationer- hygrostater.