Глава 6. Взаємні перетворення рідин і газів
Водяна пара в повітрі, незважаючи на величезні поверхні океанів, морів, озер і річок, не є насиченим: атмосфера - «відкрита посудина». Переміщення повітряних мас приводить до того, що в одних місцях нашої планети в даний момент випаровування води переважає над конденсацією, а в інших, навпаки, переважає конденсація.
Вміст водяної пари в повітрі - його вологість - характеризується рядом величин.
Парціальний тиск водяної пари
Атмосферне повітря являє собою суміш різних газів і водяної пари. Кожен з газів вносить свій внесок в сумарне тиск, вироблене повітрям на що знаходяться в ньому тіла. Тиск, який виробляв би водяний пар, якщо б всі інші гази були відсутні, називають парціальним тиском (або пружністю) водяної пари. Парціальний тиск р водяної пари приймають за один з показників вологості повітря. Його виражають в одиницях тиску - паскалях або міліметрах ртутного стовпа.
абсолютна вологість
За характеристику вологості повітря може бути прийнята щільність водяної пари ρ, що міститься в повітрі. Цю величину називають абсолютною вологістю і через її малості висловлюють в грамах на кубічний метр. Абсолютна вологість, таким чином, показує, скільки водяної пари в грамах міститься в 1 м3 повітря.
Абсолютна вологість і парціальний тиск водяної пари пов'язані рівнянням Менделєєва-Клапейрона
Відносна вологість
Знання парціального тиску (пружності) водяної пари або абсолютної вологості нічого не говорить про те, наскільки водяна пара в даних умовах далекий від насичення. А саме від цього залежить інтенсивність випаровування води (або конденсація пара) і, отже, втрата вологи живими організмами. Від цього ж залежить швидкість висихання тканин, грунту, в'янення рослин і багато іншого. Ось чому вводять величину, яка показує, наскільки водяна пара при даній температурі близький до насичення, - відносну вологість.
Відносною вологістю повітря φ називають виражене у відсотках відношення парціального тиску р водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі, до тиску р0 насиченої пари при тій же температурі:
Скориставшись рівнянням (6.8.1), можна для відносної вологості отримати ще одну формулу:
де ρ - абсолютна вологість, а ρ0 - щільність водяної пари при даній температурі.
Отже, для обчислення відносної вологості треба знати парціальний тиск або щільність пара, що міститься в повітрі при даній температурі, і тиск або щільність насиченої водяної пари при цій же температурі.
Тиск і щільність насиченої водяної пари при різних температурах можна знайти, скориставшись спеціальними таблицями, які є в довідниках або задачниках з фізики. А як визначити парціальний тиск і щільність водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі? Відповісти на це питання можна різними способами.
Точка роси
При охолодженні вологого повітря при постійному тиску його відносна вологість підвищується, тому що чим нижче температура, тим ближче парціальний тиск пара в повітрі до тиску насиченої пари. Зрештою пар стає насиченим. Це легко зрозуміти, якщо подивитися на графік залежності тиску насиченої водяної пари від температури (рис. 6.16).
Нехай при температурі t1 парціальний тиск водяної пари одно p1. Стан пара відіб'ється при цьому точкою А. Якщо охолодити повітря до температури tr при р1 = const, то пар стане насиченим і його стан відіб'ється точкою В.
Температура tr, до якої повинен охолонути повітря, щоб знаходиться в ньому водяна пара досяг стану насичення (при даній вологості повітря і постійному тиску), називається точкою роси.
Тиск насиченої водяної пари при температурі повітря, рівній якій точці роси, і є парціальний тиск водяної пари, що міститься в атмосфері. При охолодженні повітря до точки роси починається конденсація парів: з'являється туман, випадає роса.
Точка роси також характеризує вологість повітря, так як вона дозволяє визначити парціальний тиск водяної пари і абсолютну вологість за допомогою таблиць, в яких представлена залежність тиску і щільності насиченої водяної пари від температури (про них ми вже говорили).
Закінчення параграфа >>>
А як визначити парціальний тиск і щільність водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі?
<
