25. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Водяной пар в атмосфере. Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара.

Содержание водяного пара в воздухе — его влажность — характеризуется рядом величин.

Парциальное давление водяного пара. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара. Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления паскалях — или миллиметрах ртутного столба.

Относительная влажность. По парциальному давлению водяного пара еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды (или ее конденсация) и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре далек от насыщения, — относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха называют отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

Рис. 56

Точка росы. Охлаждение ненасыщенного пара при постоянном давлении рано или поздно превратит его в насыщенный пар. В этом можно убедиться, если посмотреть на график зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры (рис. 56).

Пусть при температуре парциальное давление водяного пара равно Состояние пара изобразится при этом точкой А. При охлаждении до температуры при пар станет насыщенным и его состояние изобразится точкой В. Температуру при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы.

При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.

Точка росы характеризует влажность воздуха, так как она позволяет определить парциальное давление водяного пара и относительную влажность. В самом деле, если точка росы известна, то тем самым известно парциальное давление водяного пара Его можно найти с помощью таблицы, в которой приведены значения давления насыщенного пара при различных температурах (см. таблицу на форзаце). Давление насыщенного пара соответствующее температуре также определяется с помощью таблицы. Зная находим относительную влажность:

Гигрометры. Влажность воздуха измеряют с помощью особых приборов: гигрометров и психрометров.

Конденсационный гигрометр позволяет непосредственно определять точку росы. Простейший прибор этого типа представляет собой металлическую коробку К, передняя стенка С которой хорошо отполирована (рис. 57). Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость — эфир — и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г, вызывают сильное испарение йфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки С. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение

Рис. 57

Рис. 58

давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность с помощью таблицы зависимости давления насыщенного пара от температуры.

Другой гигрометр, волосной, основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительном влажности

Психрометр. Психрометр состой из двух термометров (рис. 58). Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и тем более высокую температуру показывает термометр, окруженный полоской влажной ткани. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур обоих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха. Психрометр позволяет определять влажность с большей точностью, чем гигрометр.

Значение влажности. От влажности воздуха зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях наряду с температурой и давлением воздуха поддерживается также наиболее благоприятная для человека относительная влажность

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1 %), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты. Испарение воды сопровождается, наоборот, поглощением теплоты.

В ткацком, кондитерском, табачном и других производствах для нормального течения процесса необходима определенная влажность. Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.

1. Что называют насыщенным паром? 2. Почему давление насыщенного пара не зависит от объема? 3. Почему давление насыщенного пара увеличивается с ростом температуры быстрее, чем давление идеального газа? 4. Почему температура кипения возрастает с увеличением давления? 5. Что называют критической температурой? 6. Дайте определение относительной влажности воздуха. 7. Как определить относительную влажность по известной точке росы?