Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из относительной влажности )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для сербского фильма см. Влажность (фильм) .
Влажность и гигрометрия
Гора Кинабалу в облачном лесу.jpg
Конкретные концепции
Общие понятия
Меры и инструменты

Влажность - это концентрация водяного пара, присутствующего в воздухе. Водяной пар, газообразное состояние воды, обычно невидим для человеческого глаза. [1] Влажность указывает на вероятность присутствия осадков , росы или тумана .

Влажность зависит от температуры и давления интересующей системы. Такое же количество водяного пара приводит к более высокой влажности в прохладном воздухе, чем в теплом. Связанный параметр - точка росы . Количество водяного пара, необходимое для достижения насыщения, увеличивается с повышением температуры. По мере того, как температура воздуха понижается, он в конечном итоге достигает точки насыщения без добавления или потери массы воды. Количество водяного пара, содержащегося в воздушном потоке, может значительно различаться. Например, пакет с воздухом, близким к насыщению, может содержать 28 г (0,99 унции) воды на кубический метр воздуха при 30 ° C (86 ° F), но только 8 г (0,28 унции) воды на кубический метр воздуха при температуре 8 ° C (46 ° F).

Широко используются три основных измерения влажности: абсолютная, относительная и специфическая. Абсолютная влажность описывает содержание воды в воздухе и выражается либо в граммах на кубический метр [2], либо в граммах на килограмм. [3] Относительная влажность , выраженная в процентах, указывает текущее состояние абсолютной влажности относительно максимальной влажности при той же температуре. Удельная влажность - это отношение массы водяного пара к общей массе влажного воздуха.

Влажность играет важную роль для жизни на поверхности. У животных, которые зависят от потоотделения ( потоотделения ) для регулирования внутренней температуры тела, высокая влажность снижает эффективность теплообмена за счет снижения скорости испарения влаги с поверхностей кожи. Этот эффект можно рассчитать с помощью таблицы теплового индекса , также известной как humidex .

Понятие воздуха, «удерживающего» водяной пар или «насыщенного» им, часто упоминается в связи с концепцией относительной влажности. Это, однако, вводит в заблуждение - количество водяного пара, который входит (или может входить) в заданное пространство при заданной температуре, почти не зависит от количества воздуха (азота, кислорода и т. Д.), Который присутствует. Действительно, вакуум имеет примерно такую ​​же равновесную способность удерживать водяной пар, что и тот же объем, заполненный воздухом; оба даны равновесным давлением пара воды при данной температуре. [4] [5] Существует очень небольшая разница, описанная ниже в разделе «Коэффициент усиления», которой можно пренебречь во многих расчетах, если не требуется высокая точность.

Определения [ править ]

Обсерватория Паранал на Серро Паранале в пустыне Атакама - одно из самых засушливых мест на Земле. [6]

Абсолютная влажность [ править ]

Абсолютная влажность - это общая масса водяного пара, присутствующего в данном объеме или массе воздуха. Не учитывает температуру. Абсолютная влажность в атмосфере колеблется от почти нуля до примерно 30 г (1,1 унции) на кубический метр при температуре насыщенного воздуха 30 ° C (86 ° F). [7] [8]

Абсолютная влажность - это масса водяного пара , деленная на объем смеси воздуха и водяного пара , которая может быть выражена как:

Абсолютная влажность изменяется при изменении температуры или давления воздуха , если объем не фиксирован. Это делает его непригодным для химических инженерных расчетов, например, при сушке , где температура может значительно варьироваться. В результате абсолютная влажность в химической инженерии может относиться к массе водяного пара на единицу массы сухого воздуха, также известной как соотношение влажности или массовое соотношение смешивания (см. «Удельную влажность» ниже), что лучше подходит для измерения тепла и массы. балансовые расчеты. Масса воды на единицу объема, как в приведенном выше уравнении, также определяется как объемная влажность . Из-за возможной путаницы British StandardBS 1339 [9] предлагает избегать термина «абсолютная влажность». Единицы всегда следует тщательно проверять. Многие диаграммы влажности даны в г / кг или кг / кг, но можно использовать любые единицы массы.

Область, связанная с изучением физических и термодинамических свойств парогазовых смесей, получила название психрометрии .

Относительная влажность [ править ]

Относительная влажность или воздушно-водная смесь определяются как отношение парциального давления водяного пара в смеси до равновесного давления пара воды над плоской поверхностью чистой воды [10] при заданной температуре: [11] [12] [4]

Относительная влажность обычно выражается в процентах ; более высокий процент означает, что смесь воздуха и воды более влажная. При относительной влажности 100% воздух насыщен и находится на уровне точки росы .

Относительная влажность является важным показателем, используемым в прогнозах погоды и отчетах, поскольку это показатель вероятности выпадения осадков , росы или тумана. В жаркой летней погоде , повышение относительной влажности увеличивает видимую температуру для человека (и других животных ), препятствуя испарению из пота с поверхностью кожи. Например, согласно индексу тепла , относительная влажность 75% при температуре воздуха 80,0 ° F (26,7 ° C) будет ощущаться как 83,6 ° F ± 1,3 ° F (28,7 ° C ± 0,7 ° C). [13] [14]

Удельная влажность [ править ]

Удельная влажность (или влажность) - это отношение массы водяного пара к общей массе воздушной посылки. [15] Удельная влажность приблизительно равна соотношению смешивания , которое определяется как отношение массы водяного пара в воздушной посылке к массе сухого воздуха для той же посылки. При понижении температуры количество водяного пара, необходимое для достижения насыщения, также уменьшается. По мере того, как температура воздуха становится ниже, он в конечном итоге достигает точки насыщения без добавления или потери массы воды.

Понятия, связанные с данным [ править ]

Термин относительная влажность зарезервирован для систем с водяным паром в воздухе. Термин относительное насыщение используется для описания аналогичного свойства для систем, состоящих из конденсируемой фазы, отличной от воды, в неконденсируемой фазе, отличной от воздуха. [16]

Измерение [ править ]

Гигрометр для контроля влажности и записи.
Гигрометр бытовой типа сухой / сухой психрометр.
Часы с гигрометром, показывающие очень низкую влажность зимой.

Устройство для измерения влажности воздуха называется психрометром или гигрометром . Гигростат является влажность воздуха срабатывает переключатель, часто используется для управления осушителя .

Влажность смеси воздуха и водяного пара определяется с помощью психрометрических диаграмм, если известны как температура по сухому термометру ( T ), так и температура по влажному термометру ( T w ) смеси. Эти количества легко оценить с помощью стропного психрометра .

Существует несколько эмпирических формул, которые можно использовать для оценки равновесного давления водяного пара в зависимости от температуры. Уравнение Антуана является одним из наименее сложных из них, имея всего три параметра ( A , B и C ). Другие формулы, такие как уравнение Гоффа – Гратча и приближение Магнуса – Тетенса , более сложны, но дают более высокую точность. [ необходима цитата ]

Уравнение Ардена Бака часто встречается в литературе по этой теме: [17]

где - температура по сухому термометру, выраженная в градусах Цельсия (° C), - абсолютное давление, выраженное в миллибарах, - это равновесное давление пара, выраженное в миллибарах. Бак сообщил, что максимальная относительная ошибка составляет менее 0,20% в диапазоне от -20 до +50 ° C (от -4 до 122 ° F), когда эта конкретная форма обобщенной формулы используется для оценки равновесного давления пара воды.

Для измерения и регулирования влажности используются различные устройства. Стандарты калибровки для наиболее точного измерения включают гравиметрический гигрометр , гигрометр с охлаждаемым зеркалом и электролитический гигрометр . Гравиметрический метод является самым точным, но очень громоздким. Для быстрого и очень точного измерения эффективен метод охлажденного зеркала. [18] Для технологических измерений в реальном времени наиболее часто используемые датчики в настоящее время основаны на измерениях емкости для измерения относительной влажности, [19]часто с внутренними преобразованиями для отображения абсолютной влажности. Они дешевы, просты, в целом точны и относительно надежны. Все датчики влажности сталкиваются с проблемами при измерении запыленного газа, например, выхлопных газов из сушилок .

Влажность также измеряется в глобальном масштабе с помощью удаленных спутников . Эти спутники способны обнаруживать концентрацию воды в тропосфере на высотах от 4 до 12 км (2,5 и 7,5 миль). Спутники, которые могут измерять водяной пар, имеют датчики, чувствительные к инфракрасному излучению . Водяной пар специально поглощает и повторно излучает излучение в этом спектральном диапазоне. Спутниковые изображения водяного пара играют важную роль в мониторинге климатических условий (таких как образование гроз) и в разработке прогнозов погоды .

Плотность и объем воздуха [ править ]

Основные статьи: Объем (термодинамика) и плотность воздуха

Влажность зависит от парообразования и конденсации, которые, в свою очередь, в основном зависят от температуры. Следовательно, при приложении большего давления к газу, насыщенному водой, все компоненты сначала уменьшатся в объеме примерно в соответствии с законом идеального газа.. Однако некоторая часть воды будет конденсироваться до тех пор, пока не вернется почти к той же влажности, что и раньше, давая результирующий общий объем, отклоняющийся от того, что предсказал закон идеального газа. И наоборот, понижение температуры также приведет к конденсации некоторого количества воды, что снова приведет к отклонению конечного объема от предсказанного законом идеального газа. Следовательно, объем газа в качестве альтернативы может быть выражен как сухой объем, за исключением содержания влаги. Эта фракция более точно соответствует закону идеального газа. Напротив, насыщенный объем - это объем, который газовая смесь имела бы, если бы к ней добавляли влажность до насыщения (или 100% относительной влажности).

Влажный воздух менее плотный, чем сухой, потому что молекула воды ( M ≈ 18 u ) менее массивна, чем молекула азота (M ≈ 28) или молекула кислорода (M ≈ 32). Около 78% молекул в сухом воздухе составляют азот (N 2 ). Еще 21% молекул в сухом воздухе составляет кислород (O 2 ). Последний 1% сухого воздуха представляет собой смесь других газов.

Для любого газа при данной температуре и давлении количество молекул, присутствующих в определенном объеме, постоянно - см. Закон идеального газа . Поэтому, когда молекулы воды (пар) вводятся в этот объем сухого воздуха, количество молекул воздуха в объеме должно уменьшаться на то же число, если температура и давление остаются постоянными. (Добавление молекул воды или любых других молекул к газу без удаления такого же количества других молекул обязательно потребует изменения температуры, давления или общего объема, то есть изменения по крайней мереодин из этих трех параметров. Если температура и давление остаются постоянными, объем увеличивается, и молекулы сухого воздуха, которые были вытеснены, сначала перемещаются в дополнительный объем, после чего смесь в конечном итоге станет однородной за счет диффузии.) Следовательно, масса на единицу объема газа - его плотность - уменьшается. Исаак Ньютон открыл это явление и написал об этом в своей книге « Оптика» . [20]

Зависимость от давления [ править ]

Относительная влажность системы воздух-вода зависит не только от температуры, но и от абсолютного давления интересующей системы. Эта зависимость демонстрируется на примере системы воздух – вода, показанной ниже. Система закрыта (т.е. не имеет значения, входит в систему или выходит из нее).

Если система в состоянии A нагревается изобарно (нагрев без изменения давления в системе), то относительная влажность системы уменьшается, поскольку равновесное давление водяного пара увеличивается с увеличением температуры. Это показано в состоянии B.

Если система в состоянии A изотермически сжимается (сжимается без изменения температуры системы), то относительная влажность системы увеличивается, потому что парциальное давление воды в системе увеличивается с уменьшением объема. Это показано в состоянии C. Выше 202,64 кПа относительная влажность превысит 100%, и вода может начать конденсироваться.

Если бы давление в состоянии А было изменено простым добавлением сухого воздуха без изменения объема, относительная влажность не изменилась бы.

Следовательно, изменение относительной влажности можно объяснить изменением температуры системы, изменением объема системы или изменением обоих этих свойств системы.

Фактор улучшения [ править ]

Коэффициент усиления определяется как отношение давления насыщенного пара воды во влажном воздухе к давлению насыщенного пара чистой воды:

Для идеальных газовых систем коэффициент усиления равен единице. Однако в реальных системах эффекты взаимодействия между молекулами газа приводят к небольшому увеличению равновесного давления водяного пара в воздухе по сравнению с равновесным давлением пара чистого водяного пара. Таким образом, для реальных систем коэффициент усиления обычно немного больше единицы.

Коэффициент усиления обычно используется для корректировки равновесного давления водяного пара, когда эмпирические зависимости, такие как разработанные Векслером, Гоффом и Грэтчем, используются для оценки свойств психрометрических систем.

Бак сообщил, что на уровне моря давление водяного пара в насыщенном влажном воздухе увеличивается примерно на 0,5% по сравнению с равновесным давлением пара чистой воды. [17]

Эффекты [ править ]

Зимой помещение для акустической гитары в Guitar Center увлажняется до 50% относительной влажности.
Хьюмидор , используемый для контроля влажности сигар.

Под контролем климата понимается контроль температуры и относительной влажности в зданиях, транспортных средствах и других закрытых помещениях с целью обеспечения комфорта, здоровья и безопасности человека, а также соответствия экологическим требованиям, предъявляемым к машинам, чувствительным материалам (например, историческим) и техническим требованиям. процессы.

Климат [ править ]

Смотрите также: Осадки (метеорология) и влажный субтропический климат
Климаты Земли по значениям влажности.
  Влажный климат
  Полузасушливый климат
  Засушливый климат

Хотя влажность сама по себе является климатической переменной, она также преобладает над другими климатическими переменными. На влажность влияют ветры и осадки.

Самые влажные города на земле обычно расположены ближе к экватору, недалеко от прибрежных районов. Города в Южной и Юго-Восточной Азии - одни из самых влажных. В Куала-Лумпуре , Маниле , Джакарте и Сингапуре очень высокая влажность круглый год из-за их близости к водоемам и экватору и часто пасмурной погоды. В некоторых местах в дождливое время года наблюдается экстремальная влажность в сочетании с теплом, создающим ощущение теплой сауны, например, Калькутта , Ченнаи и Кочин в Индии , и Лахор в Индии.Пакистан . Город Суккур, расположенный на реке Инд в Пакистане, имеет одни из самых высоких и самых неудобных точек росы в стране, часто превышающие 30 ° C (86 ° F) в сезон дождей . [21]

Высокие температуры в сочетании с высокой точкой росы создают тепловой индекс, превышающий 65 ° C (149 ° F). Дарвин, Австралия, переживает чрезвычайно влажный сезон дождей с декабря по апрель. Шанхай и Гонконгтакже имеют очень влажный период в летние месяцы. Во время юго-западного и северо-восточного сезонов муссонов (соответственно с конца мая по сентябрь и с ноября по март) ожидаются проливные дожди и относительно высокая влажность после дождя. Вне сезона дождей влажность высокая (по сравнению со странами, расположенными дальше от экватора), но бывает много совершенно солнечных дней. В более прохладных местах, таких как Северная Тасмания, Австралия, высокая влажность наблюдается круглый год из-за океана между материковой Австралией и Тасманией. Летом горячий сухой воздух поглощается этим океаном, и температура редко поднимается выше 35 ° C (95 ° F).

Глобальный климат [ править ]

Смотрите также: Парниковый эффект

Влажность влияет на энергетический баланс и тем самым влияет на температуру двумя основными способами. Во-первых, водяной пар в атмосфере содержит «скрытую» энергию. Во время испарения или испарения это скрытое тепло удаляется из поверхностной жидкости, охлаждая поверхность земли. Это самый большой эффект безызлучательного охлаждения на поверхности. Он компенсирует примерно 70% среднего чистого радиационного потепления на поверхности.

Во-вторых, водяной пар - самый распространенный из всех парниковых газов . Водяной пар, подобно зеленой линзе, которая пропускает зеленый свет, но поглощает красный свет, является «селективным поглотителем». Как можно буквально видеть, водяной пар, как и другие парниковые газы, прозрачен для большей части солнечной энергии. Но он поглощает инфракрасную энергию, излучаемую (излучаемую) вверх земной поверхностью, что является причиной того, что влажные районы испытывают очень слабое ночное охлаждение, а сухие пустынные районы значительно охлаждаются ночью. Это избирательное поглощение вызывает парниковый эффект. Он поднимает температуру поверхности значительно выше ее теоретической температуры радиационного равновесия с солнцем, и водяной пар является причиной большего потепления, чем любой другой парниковый газ.

Однако, в отличие от большинства других парниковых газов, вода не просто ниже точки кипения во всех регионах Земли, но и ниже точки замерзания на многих высотах. Как конденсируемый парниковый газ, он выпадает в осадок с гораздо меньшей высотой шкалы и более коротким сроком службы в атмосфере - недели вместо десятилетий. Без других парниковых газов температура черного тела Земли ниже точки замерзания воды вызвала бы удаление водяного пара из атмосферы. [22] [23] [24] Таким образом, водяной пар является «рабом» неконденсируемых парниковых газов. [25] [26] [27]

Животный и растительный мир [ править ]

Tillandsia usneoides в тропическом доме, Королевский ботанический сад, Кью. Он растет там, где климат достаточно теплый и имеет относительно высокую среднюю влажность.

Влажность - один из основных абиотических факторов , определяющих любую среду обитания (тундра, водно-болотные угодья и пустыня - лишь несколько примеров), и определяющий, какие животные и растения могут процветать в данной среде. [28]

Человеческое тело рассеивает тепло через пот и его испарение. Конвекция тепла в окружающий воздух и тепловое излучение являются основными способами переноса тепла от тела. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота с кожи снижается. Кроме того, если во время высокой влажности атмосфера такая же теплая или теплее, чем кожа, кровь, попадающая на поверхность тела, не может рассеивать тепло путем теплопроводности в воздух. При таком большом количестве крови, поступающей на внешнюю поверхность тела, меньше поступает в активные мышцы , мозг и другие внутренние органы . Снижается физическая сила и утомляемостьпроисходит раньше, чем в противном случае. Также могут быть нарушены бдительность и умственные способности, что может привести к тепловому удару или гипертермии .

Человеческий комфорт [ править ]

Хотя влажность является важным фактором теплового комфорта, люди более чувствительны к колебаниям температуры, чем к изменениям относительной влажности. [29] Влажность оказывает небольшое влияние на тепловой комфорт на открытом воздухе при низких температурах воздуха, немного более выраженное влияние при умеренных температурах воздуха и гораздо более сильное влияние при более высоких температурах воздуха. [30]

Люди чувствительны к влажному воздуху, потому что человеческое тело использует испарительное охлаждение в качестве основного механизма регулирования температуры. Во влажных условиях скорость испарения пота на коже ниже, чем в засушливых условиях. Поскольку люди воспринимают скорость передачи тепла от тела, а не саму температуру, мы чувствуем себя теплее при высокой относительной влажности, чем при низкой.

Люди могут чувствовать себя комфортно в широком диапазоне влажности в зависимости от температуры - от 30 до 70% [31] - но в идеале не выше абсолютной (точка росы 60 ° F). [32] , ... от 40  % [33] до 60  %. [34] В общем, более высокие температуры потребуют более низкой влажности для достижения теплового комфорта по сравнению с более низкими температурами, при сохранении всех остальных факторов постоянными. Например, при уровне одежды = 1, скорости метаболизма = 1,1 и скорости воздуха 0,1 м / с изменение температуры воздуха и средней температуры излучения с 20 ° C до 24 ° C снизит максимально допустимую относительную влажность со 100% до 65% для поддержания теплового комфорта. CBEИнструмент Thermal Comfort Tool можно использовать для демонстрации влияния относительной влажности на конкретные условия теплового комфорта, а также для демонстрации соответствия стандарту ASHRAE Standard 55-2017. [35]

Некоторые люди испытывают затруднения при дыхании во влажной среде. Некоторые случаи могут быть связаны с респираторными заболеваниями, такими как астма , в то время как другие могут быть результатом беспокойства . Больные часто в ответ на это вызывают гипервентиляцию , вызывая , среди прочего , ощущение онемения , обморока и потери концентрации . [36]

Очень низкая влажность может вызвать дискомфорт, проблемы с дыханием и усугубить аллергию у некоторых людей. Низкая влажность приводит к высыханию, растрескиванию и растрескиванию слизистой оболочки носовых ходов и повышению их восприимчивости к проникновению вирусов простуды, вызывающих риновирус . [37] Чрезвычайно низкая (ниже 20  %) относительная влажность также может вызвать раздражение глаз. [38] [39] Использование увлажнителя воздуха в доме, особенно в спальне, может помочь с этими симптомами. [40] Относительная влажность в помещении должна поддерживаться выше 30%, чтобы снизить вероятность пересыхания носовых проходов, особенно зимой. [38] [41] [42]

Кондиционер снижает дискомфорт за счет снижения не только температуры, но и влажности. Нагревание холодного наружного воздуха может снизить уровень относительной влажности в помещении до менее 30%. [43] Согласно стандарту ASHRAE 55-2017: Тепловые условия окружающей среды для людей , тепловой комфорт в помещении может быть достигнут с помощью метода PMV с относительной влажностью в диапазоне от 0% до 100%, в зависимости от уровней других факторов, влияющих на тепловой комфорт. [44] Однако рекомендуемый диапазон относительной влажности в помещениях с кондиционированием воздуха обычно составляет 30–60%. [45] [46]

Здоровье человека [ править ]

Повышенная влажность снижает инфекционность вируса гриппа в аэрозольной форме. В исследовании сделан вывод: «Поддержание относительной влажности в помещении> 40% значительно снизит инфекционность вируса в аэрозольной форме». [47]

Мукоцилиарный клиренс в дыхательных путях также затрудняется низкой влажностью. Одно исследование на собаках показало, что перенос слизи был ниже при абсолютной влажности 9 г воды / м 3, чем при 30 г воды / м 3 . [48]

Строительство [ править ]

Влияние повышенной влажности на конструкцию здания ( первичное высоливание ).

Обычные методы строительства часто производят ограждающие конструкции с плохими тепловыми границами, требующими системы изоляции и воздушного барьера, предназначенной для сохранения условий окружающей среды в помещении при одновременном сопротивлении внешним условиям окружающей среды. [49] Энергоэффективная, прочно герметичная архитектура, представленная в 20 веке, также блокировала движение влаги, что привело к вторичной проблеме образования конденсата внутри и вокруг стен, что способствует развитию плесени и грибка. Кроме того, в зданиях с плохо загерметизированными фундаментами вода может проходить через стены из-за капиллярного действия.пор, найденных в изделиях из кирпича. Решения для энергоэффективных зданий, исключающих конденсацию, являются актуальной темой архитектуры.

Для управления климатом в зданиях, где используются системы HVAC , ключевым моментом является поддержание относительной влажности в комфортном диапазоне - достаточно низком, чтобы быть комфортным, но достаточно высоком, чтобы избежать проблем, связанных с очень сухим воздухом.

При высокой температуре и низкой относительной влажности испарение воды происходит быстро; почва сохнет, влажная одежда, повешенная на веревке или вешалке, быстро сохнет, а пот легко испаряется с кожи. Деревянная мебель может давать усадку, в результате чего краска, покрывающая эти поверхности, трескается.

Когда температура низкая, а относительная влажность высокая, испарение воды происходит медленно. Когда относительная влажность приближается к 100  %, на поверхностях может образоваться конденсат, что приведет к появлению плесени , коррозии, гниения и других повреждений, связанных с влажностью. Конденсат может представлять угрозу безопасности, поскольку он может способствовать росту плесени и гнили древесины, а также, возможно, замораживанию аварийных выходов.

Определенные производственные и технические процессы и обработки на фабриках, лабораториях, больницах и других объектах требуют поддержания определенных уровней относительной влажности с использованием увлажнителей, осушителей и связанных с ними систем управления.

Транспорт [ править ]

Вышеупомянутые основные принципы построения зданий также применимы к автомобилям. Кроме того, могут быть соображения безопасности. Например, высокая влажность внутри автомобиля может привести к образованию конденсата, например, к запотеванию лобовых стекол и короткому замыканию электрических компонентов. В транспортных средствах и сосудах под давлением, таких как герметичные авиалайнеры , подводные аппараты и космические аппараты , эти соображения могут иметь решающее значение для безопасности, и необходимы сложные системы экологического контроля, включая оборудование для поддержания давления .

Авиация [ править ]

Авиалайнеры работают с низкой внутренней относительной влажностью, часто ниже 20  % [50]особенно при длительных перелетах. Низкая влажность является следствием втягивания очень холодного воздуха с низкой абсолютной влажностью, что характерно для крейсерских высот авиалайнеров. Последующее нагревание этого воздуха снижает его относительную влажность. Это вызывает дискомфорт, такой как боль в глазах, сухость кожи и высыхание слизистой оболочки, но увлажнители не используются, чтобы поднять ее до комфортного среднего уровня, потому что объем воды, необходимый для перевозки на борту, может значительно снизить вес. По мере того как авиалайнеры спускаются с более низких высот в более теплый воздух (возможно, даже пролетая сквозь облака на высоте нескольких тысяч футов над землей), относительная влажность окружающей среды может резко возрасти. Часть этого влажного воздуха обычно втягивается в герметичную кабину самолета и в другие не находящиеся под давлением зоны самолета и конденсируется на холодной обшивке самолета.Обычно можно увидеть, как жидкая вода течет по обшивке самолета как внутри, так и снаружи кабины. Из-за резких изменений относительной влажности внутри автомобиля компоненты должны быть аттестованы для работы в таких условиях. Рекомендуемые экологические требования для большинства компонентов коммерческих самолетов перечислены в RTCA DO-160.

Холодный влажный воздух может способствовать образованию льда, который представляет опасность для самолета, поскольку влияет на профиль крыла и увеличивает вес. У карбюраторных двигателей есть еще одна опасность образования льда внутри карбюратора . Поэтому авиационные метеорологические сводки ( METAR ) включают указание относительной влажности, обычно в форме точки росы .

Пилоты должны учитывать влажность при расчете взлетной дистанции, потому что высокая влажность требует более длинных взлетно-посадочных полос и снижает характеристики набора высоты.

Высота по плотности - это высота относительно стандартных условий атмосферы (Международная стандартная атмосфера), при которой плотность воздуха будет равна указанной плотности воздуха в месте наблюдения, или, другими словами, высоте, измеренной в терминах плотности. воздуха, а не расстояния от земли. «Высота по плотности» - это барометрическая высота с поправкой на нестандартную температуру.

Повышение температуры и, в гораздо меньшей степени, влажности вызовет увеличение плотности на высоте. Таким образом, в жарких и влажных условиях высота по плотности в конкретном месте может быть значительно выше истинной высоты.

Электроника [ править ]

Мешок с осушителем ( силикагель ), обычно включаемый в пакеты, содержащие электронные продукты для контроля влажности.

Электронные устройства часто рассчитаны на работу только в определенных условиях влажности (например, от 5% до 95%). В верхней части диапазона влага может увеличить проводимость проницаемых изоляторов, что приведет к неисправности. Слишком низкая влажность может сделать материалы хрупкими. Особую опасность для электронных устройств, независимо от заявленного диапазона рабочей влажности, представляет конденсация . Когда электронный предмет перемещается из холодного места (например, гаража, автомобиля, сарая, помещения с кондиционером в тропиках) в теплое влажное место (дом, за пределами тропиков), конденсат может покрыть печатные платы и другие изоляторы, что приведет к короткому замыканию. цепь внутри оборудования. Такие короткие замыкания могут вызвать серьезные необратимые повреждения, если оборудование будет включено до того, как конденсат исчезнет.испарился . Подобный эффект конденсации часто наблюдается, когда человек в очках приходит с холода (т. Е. Очки становятся туманными). [51] Перед включением рекомендуется дать электронному оборудованию акклиматизироваться в течение нескольких часов после того, как его принесли с холода. Некоторые электронные устройства могут обнаружить такое изменение и указать при подключении, обычно с помощью небольшого значка в виде капли, что их нельзя использовать, пока не исчезнет опасность образования конденсата. В ситуациях, когда время имеет решающее значение, увеличение потока воздуха через внутренности устройства, например, снятие боковой панели с корпуса ПК и направление вентилятора на обдув корпуса, значительно сократит время, необходимое для адаптации к новой среде.

Напротив, очень низкий уровень влажности способствует накоплению статического электричества , что может привести к самопроизвольному отключению компьютеров при возникновении разрядов. Помимо ложного сбоя в работе, электростатические разряды могут вызвать пробой диэлектрика в твердотельных устройствах, что приведет к необратимым повреждениям. По этим причинам центры обработки данных часто контролируют уровень относительной влажности.

Промышленность [ править ]

Высокая влажность часто может отрицательно сказаться на производительности химических заводов и нефтеперерабатывающих заводов, которые используют печи как часть определенных процессов (например, паровой риформинг, процессы влажной серной кислоты). Например, поскольку влажность снижает концентрацию кислорода в окружающей среде (сухой воздух обычно содержит 20,9% кислорода, но при относительной влажности 100% воздух содержит 20,4% кислорода), вентиляторы дымовых газов должны всасывать воздух с большей скоростью, чем в противном случае потребовалось бы для поддержания такая же скорострельность. [52]

Выпечка [ править ]

Высокая влажность в духовке, выраженная в повышенной температуре по смоченному термометру , увеличивает теплопроводность воздуха вокруг выпекаемого изделия, что приводит к более быстрому процессу выпечки или даже горению. И наоборот, низкая влажность замедляет процесс выпечки. [53]

Другие важные факты [ править ]

Газ в этом контексте называется насыщенным, когда давление водяного пара в воздухе находится при равновесном давлении пара для водяного пара при температуре смеси газа и водяного пара; жидкая вода (и лед при соответствующей температуре) не теряет массу из-за испарения при воздействии насыщенного воздуха. Это также может соответствовать вероятности появления росы или тумана.образуются в пространстве, в котором отсутствует разница температур между его частями, например, в ответ на снижение температуры. Туман состоит из очень мельчайших капель жидкости, которые в основном удерживаются в воздухе за счет изостатического движения (другими словами, капли падают в воздухе с конечной скоростью, но, поскольку они очень малы, эта конечная скорость тоже очень мала, поэтому не посмотрите на нас, как будто они падают, и кажется, что их держат в воздухе).

Утверждение о том, что относительная влажность ( RH  %) никогда не может быть выше 100  %, хотя и является довольно хорошим ориентиром, не является абсолютно точным без более сложного определения влажности, чем приведенное здесь. Образование облаков, при котором частицы аэрозоля активируются с образованием ядер конденсации облаков , требует перенасыщения воздушной посылки до относительной влажности чуть выше 100  %. Один из примеров меньшего масштаба можно найти в камере Вильсона в экспериментах по ядерной физике, в которой для выполнения своей функции индуцируется состояние пересыщения.

Для данной точки росы и соответствующей ей абсолютной влажности относительная влажность будет меняться обратно пропорционально, хотя и нелинейно, с температурой . Это связано с тем, что парциальное давление воды увеличивается с ростом температуры - принцип работы всего, от фенов до осушителей .

Из-за растущего потенциала более высокого парциального давления водяного пара при более высоких температурах воздуха, содержание воды в воздухе на уровне моря может достигать 3% по массе при 30 ° C (86 ° F) по сравнению с не более чем примерно 0,5. % по массе при 0 ° C (32 ° F). Этим объясняется низкий (при отсутствии мер по добавлению влаги) влажность в отапливаемых конструкциях зимой, что приводит к сухости кожи , зуду в глазах и сохранению статических электрических зарядов. Даже при насыщении (100% относительная влажность) на открытом воздухе нагрев проникающего наружного воздуха, поступающего в помещение, увеличивает его влагоемкость, что снижает относительную влажность и увеличивает скорость испарения с влажных поверхностей в помещении (включая тела людей и домашние растения).

Точно так же летом во влажном климате большое количество жидкой воды конденсируется из воздуха, охлаждаемого в кондиционерах. Более теплый воздух охлаждается ниже точки росы, а избыток водяного пара конденсируется. Это то же самое явление, при котором капли воды образуются на внешней стороне чашки с ледяным напитком.

Полезное практическое правило состоит в том, что максимальная абсолютная влажность удваивается на каждые 20 ° F (11 ° C) повышения температуры. Таким образом, относительная влажность будет падать в 2 раза на каждые 20 ° F (11 ° C) повышения температуры, при условии сохранения абсолютной влажности. Например, в диапазоне нормальных температур воздух с температурой 68 ° F (20 ° C) и относительной влажностью 50% станет насыщенным при охлаждении до 50 ° F (10 ° C), его точки росы и 41 ° F (5 ° C). ° C) воздух с относительной влажностью 80%, нагретый до 68 ° F (20 ° C), будет иметь относительную влажность всего 29% и будет казаться сухим. Для сравнения, стандарт теплового комфорта ASHRAE 55 требует, чтобы системы, предназначенные для регулирования влажности, поддерживали точку росы 16,8 ° C (62,2 ° F), хотя нижний предел влажности не установлен. [44]

Водяной пар является более легким газом, чем другие газообразные компоненты воздуха при той же температуре, поэтому влажный воздух будет подниматься вверх за счет естественной конвекции . Это механизм, стоящий за грозами и другими погодными явлениями. Относительная влажность часто упоминается в прогнозах погоды и отчетах, так как это показатель вероятности выпадения росы или тумана. В жаркую летнюю погоду он также увеличивает видимую температуру для людей (и других животных ), препятствуя испарению пота с кожи при повышении относительной влажности. Этот эффект рассчитывается как тепловой индекс илигумидекс .

Устройство, используемое для измерения влажности, называется гигрометром ; тот, который используется для регулирования, называется гигростатом , а иногда и гигростатом . (Это аналогично с термометром и термостатом для температуры, соответственно) .

См. Также [ править ]

  • Концентрация
  • Депрессия точки росы
  • Индекс тепла
  • Буферизация влажности
  • Карточка индикатора влажности
  • Индикатор влажности
  • Психрометрия
  • Плотность насыщенного пара
  • Шкала пикантной ломкости
  • Активность воды

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ «Что такое водяной пар» . Проверено 28 августа 2012 .
  2. ^ Вайер, Сэмюэл С. (1906). «Основные физические законы и определения» . Трактат о добывающих газах и газодобывающих предприятиях . Книжная компания McGraw-Hill. п. 23.
  3. Перейти ↑ Perry, RH and Green, DW, (2007) Perry's Chemical Engineers 'Handbook (8-е издание), раздел 12, Психрометрия, испарительное охлаждение и сушка твердых тел McGraw-Hill , ISBN 978-0-07-151135-3 
  4. ^ a b «Мифы о водяном паре: краткое руководство» . www.atmos.umd.edu . Архивировано 25 января 2016 года.
  5. ^ Фрейзер, Алистер Б. «Часто задаваемые вопросы о плохих облаках» . www.ems.psu.edu . Архивировано 17 июня 2006 года.
  6. ^ "Антарктические воздушные посещения Паранала" . Изображение недели ESO . Проверено 4 февраля 2014 года .
  7. ^ «Климат - Индексы влажности» . Британская энциклопедия . Проверено 15 февраля 2018 .
  8. ^ «Таблица климата / влажности» . Транспортная информационная служба Немецкой страховой ассоциации . Проверено 15 февраля 2018 .
  9. ^ Британский стандарт BS 1339 (пересмотренный), Влажность и точка росы, части 1-3 (2002-2007)
  10. ^ «Мифы о водяном паре: Краткое руководство» .
  11. ↑ Perry, RH and Green, DW, Perry's Chemical Engineers 'Handbook (7-е издание), McGraw-Hill , ISBN 0-07-049841-5 , уравнение 12-7 
  12. ^ Лиде, Дэвид (2005). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). CRC Press. С.  15–25 . ISBN 0-8493-0485-7.
  13. ^ Ланс П. Ротфуш. «Уравнение» индекса тепла (или больше, чем вы когда-либо хотели знать об индексе тепла) », Отдел научных услуг (штаб-квартира Южного региона NWS), 1 июля 1990 г. « Архивная копия » (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 01.12.2011 . Проверено 23 июля 2011 . CS1 maint: archived copy as title (link)
  14. Перейти ↑ Steadman, RG (1979). «Оценка влажности. Часть I: Индекс температуры-влажности на основе физиологии человека и науки о одежде» . Журнал прикладной метеорологии . 18 (7): 861–873. DOI : 10,1175 / 1520-0450 (1979) 018 <0861: TAOSPI> 2.0.CO; 2 . ISSN 0021-8952 . 
  15. ^ Зайдель, Диан. «Что такое влажность воздуха и как она измеряется? (Неработающая ссылка)» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Архивировано из оригинального 18 октября 2017 года . Дата обращения 3 марта 2017 .
  16. ^ «Система пар-жидкость / твердое тело, 201 страница класса» . Университет Аризоны. Архивировано из оригинала 8 мая 2006 года.
  17. ^ а б Бак 1981 , стр. 1527–1532.
  18. ^ Питер Р. Видерхольд. 1997. Измерение водяного пара, методы и приборы. Марсель Деккер, Нью-Йорк, NY ISBN 9780824793197 
  19. ^ "BS1339" Часть 3
  20. ↑ Исаак Ньютон (1704). Opticks . Дувр. ISBN 978-0-486-60205-9.
  21. ^ «История погоды для Суккура, Пакистан - Подземная погода» .
  22. ^ "Излучение черного тела" .
  23. ^ «Конспект лекций» .
  24. ^ «Радиационный баланс, температура Земли и парниковые газы (конспекты лекций)» .
  25. Перейти ↑ Alley, R. (2014). «Статья 1 факультативного обогащения GEOSC 10» .
  26. ^ Басингер, С. «Лекция 28: Моделирование будущего глобального потепления, изменение климата» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 30 января 2015 года.
  27. ^ Швитерман, Э. «Сравнение парникового эффекта на Земле, Марсе, Венере и Титане: наши дни и сквозь время» (PDF) .
  28. ^ C.Michael Хоган. 2010. Абиотический фактор . Энциклопедия Земли. редакторы Эмили Моноссон и К. Кливленд. Национальный совет по науке и окружающей среде. Архивировано 8 июня 2013 г., в Wayback Machine . Вашингтон, округ Колумбия
  29. ^ Фангер 1970 , стр. 48.
  30. ^ Bröde et al. 2011. С. 481–494.
  31. Перейти ↑ Gilmore 1972 , p. 99.
  32. ^ [1] ASHRAE Std 62.1-2019
  33. ^ «Зимний комфорт в помещении и относительная влажность», пожалуйста , информация (база данных), Pearson, 2007, заархивировано из оригинала 27 апреля 2013 г. , извлечено 1 мая 2013 г. , … путем увеличения относительной влажности выше 50% в пределах выше температурного диапазона 80% или более людей, одетых в обычную одежду, будут чувствовать себя комфортно.
  34. ^ «Рекомендуемый уровень относительной влажности», Набор инструментов для инженеров , заархивирован из оригинала от 11 мая 2013 г. , получен 1 мая 2013 г. Относительная влажность выше 60% кажется неудобной во влажном состоянии. Для комфорта человека требуется, чтобы относительная влажность находилась в диапазоне 25–60% относительной влажности.
  35. ↑ Скьявон, Хойт и Пиччоли, 2013 , стр. 321-334.
  36. ^ «Жара и влажность - легочная ассоциация» . www.lung.ca . Проверено 14 марта 2018 .
  37. ^ "Что вызывает простуду?" . Медицинский центр Университета Рочестера . Проверено 24 января 2016 .
  38. ^ а б Арундел и др. 1986 , стр. 351–361.
  39. ^ «Тестирование качества воздуха в помещении» . Архивировано 21 сентября 2017 года.
  40. ^ «Носовое кровотечение» . Медицинский справочник WebMD . Проверено 1 ноября 2015 .
  41. ^ «Качество воздуха в помещении» (PDF) . NH DHHS, Отдел общественного здравоохранения. Архивировано (PDF) из оригинала 22 сентября 2015 года . Проверено 24 января 2016 .
  42. ^ «Качество воздуха в помещении школы: Руководство по передовой практике управления» (PDF) . Департамент здравоохранения штата Вашингтон. Ноября 2003 . Проверено 1 ноября 2015 .
  43. ^ «Оптимальные уровни влажности для дома» . AirBetter.org . 3 августа 2014 г.
  44. ^ a b Стандарт ASHRAE 55 (2017). «Тепловые условия окружающей среды для проживания человека».
  45. ^ Wolkoff & Kjaergaard 2007 , стр. 850-857.
  46. ^ Стандарт ASHRAE 160 (2016). «Критерии для анализа конструкции с контролем влажности в зданиях»
  47. ^ Ноти, Джон Д .; Blachere, Francoise M .; McMillen, Cynthia M .; Линдсли, Уильям Дж .; Кашон, Майкл Л .; Слотер, Дензил Р .; Бежолд, Дональд Х. (2013). «Высокая влажность приводит к потере вируса инфекционного гриппа от имитации кашля» . PLOS ONE . 8 (2): e57485. Bibcode : 2013PLoSO ... 857485N . DOI : 10.1371 / journal.pone.0057485 . PMC 3583861 . PMID 23460865 .  
  48. ^ Питерс, А; Ханеком, SD (2018). «Критерии для увеличения транспорта слизи: систематический обзорный обзор» . Междисциплинарная респираторная медицина . 13 : 22. DOI : 10,1186 / s40248-018-0127-6 . PMC 6034335 . PMID 29988934 .  
  49. ^ «Бесплатные публикации» .
  50. ^ "Влажность самолета" . Атлас авиатора . 5 апреля 2020 . Дата обращения 11 сентября 2020 .
  51. ^ "Туманные очки" .
  52. ^ «Все, что вам нужно знать о химии горения и анализе - Промышленный контроль» .
  53. ^ "Почему влажность важна при приготовлении пищи?" .

Общие источники [ править ]

  • Arundel, AV; Стерлинг, EM; Биггин, JH; Стерлинг, Т. Д. (1986). «Косвенное воздействие на здоровье относительной влажности в помещениях» . Environ. Перспектива здоровья . 65 : 351–61. DOI : 10.1289 / ehp.8665351 . PMC  1474709 . PMID  3709462 .
  • Брёде, Питер; Фиала, Душан; Блавейчик, Кшиштоф; Хольмер, Ингвар; Jendritzky, Герд; Кампманн, Бернхард; Тинц, Биргер; Хэвенит, Джордж (2011-05-31). «Определение порядка работы Универсального индекса термического климата (UTCI)» . Международный журнал биометеорологии . 56 (3): 481–494. DOI : 10.1007 / s00484-011-0454-1 . ISSN  0020-7128 . PMID  21626294 .
  • Бак, Арден Л. (1981). «Новые уравнения для расчета давления пара и коэффициента усиления» . Журнал прикладной метеорологии . 20 (12): 1527–1532. DOI : 10,1175 / 1520-0450 (1981) 020 <1527: NEFCVP> 2.0.CO; 2 . ISSN  0021-8952 .
  • Фангер, ПО (1970). Тепловой комфорт: анализ и применение в экологической инженерии . Датская техническая пресса. ISBN 978-87-571-0341-0.
  • Гилмор, КП (сентябрь 1972 г.). «Больше комфорта для вашего обогревающего доллара». Популярная наука . п. 99.
  • Химмельблау, Дэвид М. (1989). Основные принципы и расчеты в химической инженерии . Прентис Холл . ISBN 0-13-066572-X.
  • Лиде, Дэвид (2005). CRC Справочник по химии и физике (85-е изд.). CRC Press.
  • Perry, RH; Грин, DW (1997). Справочник инженеров-химиков Перри (7-е изд.). Макгроу-Хилл . ISBN 0-07-049841-5.
  • Скьявон, Стефано; Хойт, Тайлер; Пиччоли, Альберто (27 декабря 2013 г.). «Веб-приложение для визуализации и расчета теплового комфорта в соответствии со стандартом ASHRAE Standard 55» . Строительное моделирование . 7 (4): 321–334. DOI : 10.1007 / s12273-013-0162-3 . ISSN  1996-3599 .
  • Волкофф, Педер; Кьергаард, Сорен К. (август 2007 г.). «Дихотомия относительной влажности на качество воздуха в помещении». Environment International . 33 (6): 850–857. DOI : 10.1016 / j.envint.2007.04.004 . ISSN  0160-4120 . PMID  17499853 .
  • Агентство по охране окружающей среды США, « Качество воздуха в помещении в больших зданиях» . Проверено 9 января 2006 года.

Внешние ссылки [ править ]

  • Текущая карта глобальной относительной влажности