4. Характеристики вологості повітря
Для кількісного вираження вмісту водяної пари в атмосфері використовують різні характеристики вологості повітря.
Парціальний тиск водяної пари(е)– основна та найбільш уживана характеристика вологості. Ця частина загального тиску, яка обумовлена цим газом. Парціальний тиск пропорційний його щільності та абсолютній температурі. Виражається у гектопаскалях.
Відносна вологість(f)– відношення фактичного тиску пари до тиску насиченої пари при даній температурі, виражене у відсотках:
Абсолютна вологість(а)– маса водяної пари в грамах 1 м 3 повітря, тобто. густина водяної пари, виражена в грамах на кубічний метр.
Для абсолютної вологостіасправедливий вираз:
, якщоегПа, і , якщоев мм. рт. ст.,
де е – у гектопаскалях (гПа); Т – у Кельвінах (К). Цей вираз отримаємо, якщо щільність водяної пари ρw= (0,622e)/(RdT) виразимо у грамах на 1 м 3 , а е – у гПа.
Отже, абсолютну вологість легко розрахувати, знаючи тиск пари та температуру повітря. При температурі 0°С (273 К) і стану насичення а = 4,9 г/м 3 .
Абсолютна вологість змінюється при адіабатичних процесах. При розширенні повітря обсяг його збільшується, і та ж кількість водяної пари розподіляється на великий обсяг; отже, абсолютна вологість зменшується. При стисканні повітря абсолютна вологість зростає.
Питома вологість(масова частка водяної пари)(q)– відношення маси водяної пари в деякому обсязі до загальної маси вологого повітря у тому ж обсязі. Якщо цей обсяг дорівнює 1 м 3 можна визначити питому вологість q як відношеннягустини водяної пари до загальної густини вологого повітря: q= ρw/ ρ
Питому вологість можна розрахувати за такою формулою:
.
Т.к. величина (0,378е/р) мала в порівнянні з одиницею, то її без великих похибок можна відкинути, формула набуде вигляду:
Отже, питому вологість можна обчислити, знаючи тиск водяної пари та тиск повітря.
Питома вологість – безрозмірна величина. З виразу видно, що її значення завжди малі, оскількиру багато разів більшее. Відповідно до ГОСТу питому вологість виражають у проміле (‰). Однак на практиці її часто виражають числом грамів водяної пари в кілограмі повітря:
На відміну від абсолютної вологості, питома вологість не змінюється при адіабатичному розширенні або стисканні повітря, тому що при адіабатичних процесах змінюється об'єм повітря, але не маса його.
Близька за значенням до питомої вологості інша безрозмірна характеристика–відношення суміші(S).Відношенням суміші називають відношення маси водяної пари до маси сухої повітря у тому ж обсязі. Так само як і питома вологість, на практиці відношення суміші виражають числом грамів водяної пари на кілограм сухого повітря:
Температура, при якій водяна пара, що міститься в повітрі, досягає насичення при незмінному загальному тиску повітря, називаєтьсяточкою роси(τ). Так, якщо при температурі повітря ±27°С тиск пари в ньому дорівнює 23,4 гПа, то таке повітря не є насиченим. Щоб він став насиченим, треба було б знизити його температуру до +20°С. Ось ця температура +20 ° С і є в даному випадку точкою роси. Очевидно, що менше різниця між фактичною температурою і точкою роси, тим ближче повітря до насичення. ПриНасичення точка роси дорівнює фактичної температури.
Різниця між температурою повітря Т і точкою роси т називаєтьсядефіцитом точки роси(Δ):
Різниця між тиском насиченої пари Е при даній температурі повітря і фактичним тиском е пари в повітрі називаєтьсядефіцитом насиченняя (D):