WilgotnoÅÄ powietrza
WilgotnoÅÄ powietrza
WilgotnoÅÄ powietrza
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Wilgotność <strong>powietrza</strong>
Charakterystyki wilgotności<br />
• 1. Ciśnienie pary wodnej (e) – ciśnienie cząstkowe, jakie<br />
wywiera para wodna znajdująca się aktualnie w powietrzu,<br />
jednostka – hPa<br />
• 2. Ciśnienie maksymalne pary wodnej (E) – ciśnienie pary<br />
wodnej nasyconej – najwyższe ciśnienie pary wodnej możliwe w<br />
danej temperaturze, jednostka- hPa<br />
Wartość E wzrasta wraz ze wzrostem temperatury<br />
t E t E<br />
40 73,72 -5 4,21<br />
35 56,2 -10 2,68<br />
30 42,41 -15 1,90<br />
25 31,66 -20 1,25<br />
20 23,27 -25 0.8<br />
15 17,05 -30 0,5<br />
10 12,28 -35 0,309<br />
5 8,72 -40 0,185<br />
0 6,11 -45 0.108<br />
Wniosek,<br />
w bardzo niskich temperaturach <strong>powietrza</strong> już<br />
minimalna ilość pary wodnej nasyca powietrze,<br />
w wysokich temperaturach do nasycenia <strong>powietrza</strong><br />
potrzeba bardzo dużo pary wodnej.
• 3. Wilgotność względna (f) – jest to stosunek aktualnego ciśnienia<br />
pary wodnej do maksymalnego w danej temperaturze<br />
f =e/E *100%<br />
• w różnych temperaturach <strong>powietrza</strong> taka sama wartość wilgotności względnej (np. 50%)<br />
będzie oznaczała zupełnie rożne ilości pary wodnej znajdującej się w powietrzu.<br />
Przykładowo wilgotność względna 50% w temperaturze 0°C wystąpi przy e = 3.05 hPa, w<br />
temperaturze +20°C przy e = 11.7 hPa (patrz tab.1.).<br />
Wartość E jest funkcją temperatury <strong>powietrza</strong>. Wraz ze wzrostem temperatury <strong>powietrza</strong><br />
wartość E rośnie. zmiany temperatury <strong>powietrza</strong>, przy niezmienionej zawartości pary<br />
wodnej w powietrzu muszą pociągać za sobą zmiany wilgotności względnej (f). W<br />
przypadku niezmienionej zawartości pary wodnej (e) wzrost temperatury powoduje spadek<br />
(zmniejszenie się) wilgotności względnej. W przypadku spadku temperatury <strong>powietrza</strong><br />
następuje wzrost wilgotności <strong>powietrza</strong>; ale do pewnych granic<br />
• Przykład.<br />
• W powietrzu, które ma temperaturę 20°C wartość e = 12.3 hPa. Obniżamy temperaturę tego <strong>powietrza</strong> do<br />
0°C. W takim razie e = 12.3, zaś wartość ciśnienia maksymalnego pary wodnej (E) jest taka, jaka wynika<br />
z temperatury tego <strong>powietrza</strong> (20°C; E = 23.4 (patrz tab. 1), co oznacza, że wilgotność względna wynosi<br />
~52.6% (12.3 / 23.4).<br />
• Przy obniżeniu temperatury do 15°C wilgotność względna tego <strong>powietrza</strong> wzrośnie do 72.3% (12.3 /<br />
17.0), przy dalszym obniżeniu temperatury, do 10°C wartość ciśnienia maksymalnego pary wodnej E<br />
zrównała się z wartością prężności aktualnej e (e = E) i wilgotność względna osiągnęła wartość 100%<br />
(12.3 / 12.3), czyli powietrze jest już całkowicie nasycone parą wodną. Dalszy spadek temperatury<br />
<strong>powietrza</strong> powoduje, że cały nadmiar ilości pary wodnej ponad wartość E wynikający z nowej, obniżonej<br />
temperatury <strong>powietrza</strong> ulegnie kondensacji.
• 4. Niedosyt wilgotności <strong>powietrza</strong> (Δ ) – różnica miedzy<br />
maksymalnym ciśnieniem pary wodnej i aktualnym w danej<br />
temperaturze, jednostka hPa<br />
Δ=E-e<br />
• od wartości niedosytu wilgotności zależy między innymi prędkość zachodzących<br />
procesów parowania; im jest on większy, tym parowanie jest (może być) szybsze.<br />
• 5 Temperatura punktu rosy (t d<br />
) – temperatura , w której zawarta w<br />
powietrzu para wodna staje się parą wodna nasyconą czyli e=E<br />
• Wróćmy do przykładu. Od chwili, gdy powietrze osiągnęło temperaturę punktu rosy (10°C) i temp.<br />
<strong>powietrza</strong> dalej powoli spada, cały czas wilgotność względna ma wartość 100% i temperatura punktu<br />
rosy tego <strong>powietrza</strong> jest równa jego temperaturze. Cały nadmiar pary wodnej, ponad wartość ciśnienia<br />
maksymalnego pary wodnej (E) ulega kondensacji, czyli wykropleniu. Tak więc, po ochłodzeniu<br />
<strong>powietrza</strong> do 5°C, jego wilgotność względna wyniesie dalej 100%, jego temperatura punktu rosy (td)<br />
wyniesie 5°, e będzie = E (czyli 8.7 hPa,) wykropleniu w tej objętości <strong>powietrza</strong> ulegnie tyle wody, ile<br />
wynosi różnica między e= E w temperaturze, gdy po raz pierwszy powietrze to doszło do temperatury<br />
punktu rosy (czyli 10°) a e=E przy temperaturze 5°. [Policzymy: 12.3 - 8.7 = 3.6 hPa, tab. 1]. Dalsze<br />
ochłodzenie do temperatury 0°C doprowadzi do tego, że temperatura punktu rosy tego <strong>powietrza</strong><br />
spadnie do 0°C, (gdzie e=E = 6.1 hPa) a wykropleniu będzie ulegać kolejna ilość wody,<br />
• Tak więc, z chwilą, gdy powietrze osiągnęło wilgotność względną równą100%, czyli temperaturę<br />
punktu rosy, zachodzące procesy kondensacji powodujące zmianę stanu skupienia wody w powietrzu,<br />
przy dalszym spadku temperatury <strong>powietrza</strong> powodują utrzymywanie się wilgotności względnej na<br />
poziomie 100% i obniżanie się ilości pary wodnej w powietrzu. Spada przy tym, tak samo jak i<br />
temperatura <strong>powietrza</strong>, temperatura punktu rosy (f(e)), przy czy obie wartości są sobie równe (td = tp).
• 5. Wilgotność bezwzględna (a) – masa ([kg] lub<br />
[g]) pary wodnej znajdująca się aktualnie w<br />
jednostce objętości <strong>powietrza</strong>, określa się ją w<br />
kg(lub g)/m 3
Metody pomiaru wilgotności
Metoda psychrometryczna<br />
• Wykorzystuje się w niej zależność<br />
intensywności parowania od niedosytu<br />
wilgotności <strong>powietrza</strong>.
• Wilgotność <strong>powietrza</strong> określa się na podstawie wskazań<br />
temperatury przez dwa jednakowe termometry zwykłe, z<br />
których jeden ma zbiorniczek owinięty batystem<br />
zwilżonym wodą destylowaną (tzw. termometr<br />
zwilżony). Woda ze zwilżonego batystu paruje obniżając<br />
temperaturę termometru. Obniża się ona do momentu<br />
ustalenia równowagi cieplnej między ilością ciepła<br />
popieraną od zbiorniczka termometru zwilżonego i<br />
ilością ciepła pobieraną z otaczającego <strong>powietrza</strong>,<br />
którego wilgotność chcemy określić. Różnica wskazań<br />
obu termometrów pozwala wyznaczyć ciśnienie pary<br />
wodnej (e) wg wzoru:
e= E’- A (t-t’)*p<br />
• gdzie :<br />
E’ – maksymalne ciśnienie pary wodnej w temperaturze<br />
termometru zwilżonego (t’)<br />
A – stała psychrometryczna<br />
t – temperatura <strong>powietrza</strong> (termometr suchy)<br />
t‘ temperatura termometru zwilżonego<br />
p- ciśnienie atmosferyczne<br />
Wzór ten nosi nazwę wzoru psychrometrycznego
Przyrządy do pomiaru wilgotności <strong>powietrza</strong><br />
oparte na metodzie psychrometrycznej<br />
1. Psychrometr<br />
Augusta (z aspiratorem<br />
lub nieaspirowany)
2. Psychrometr Assmanna<br />
• służy do pomiaru temperatury i wilgotności<br />
<strong>powietrza</strong> poza klatką meteorologiczną<br />
• Budowa<br />
1- termometr suchy<br />
2- termometr zwilżony<br />
3 -obudowa termometrów<br />
4- aspirator (obudowa z wentylatorem<br />
wewnątrz)<br />
5- tulejki izolacyjne<br />
• Przekrój dolnej części przyrządu
Metoda higroskopowa (absorbcyjna)<br />
• Wykorzystuje się w niej zjawisko pochłaniania pary<br />
wodnej z <strong>powietrza</strong> przez niektóre substancje np.: zmiany<br />
długości włosa pod wpływem zmian wilgotności<br />
względnej <strong>powietrza</strong>. Zmiana nie zachodzi w sposób<br />
liniowy- im powietrze jest bliższe nasycenia parą wodną<br />
tym zmiany są mniejsze<br />
• Wykorzystywana w przyrządach:<br />
higrometrze włosowym<br />
higrografie
Higrometr włosowy<br />
• Pasmo odtłuszczonych włosów<br />
ludzkich (blondynki!!)<br />
przymocowane jest z jednej strony<br />
do górnej ramki przyrządu, z drugiej<br />
do ciężarka (lub sprężyny<br />
napinającej) w dolnej części.<br />
Ciężarek połączony jest z ramieniem<br />
dźwigni będącej osia wskazówki.<br />
Zmiany długości włosa są<br />
przekazywane na wskazówkę<br />
przesuwającą się przed<br />
wyskalowaną odpowiednio tarczą<br />
• Przeznaczenie:<br />
pomiar wilgotności względnej
Higrometr w różnych wersjach:<br />
ludowej i.......... naukowej
Higrograf<br />
• Budowa<br />
• Pasmo odtłuszczonych włosów<br />
ludzkich (blondynki!!)<br />
• System dźwigni<br />
• Bęben z systemem zegarowym<br />
• Zmiany długości włosa są<br />
przekazywane przez system<br />
dźwigni na piórko kreślące na<br />
taśmie papierowej (higrogram)<br />
nałożonej na obracający się<br />
bęben, wykres przebiegu<br />
tygodniowego (lub dobowego)<br />
wilgotności względnej <strong>powietrza</strong>.<br />
• przeznaczenie:<br />
ciągła rejestracja wilgotności<br />
względnej
Termohigrograf<br />
• Przyrząd rejestrujący na tym samym pasku przebieg<br />
temperatury <strong>powietrza</strong> i wilgotności względnej <strong>powietrza</strong>
Wyznaczanie charakterystyk wilgotności <strong>powietrza</strong><br />
• 1 Pomiar psychrometrem<br />
• 2. Wyznaczenie charakterystyk wilgotności (e, f, ) za pomocą<br />
podanych wzorów<br />
• Wartości stałej psychrometrycznej A<br />
Psychrometr Augusta<br />
bez aspiratora<br />
(prędkość przepływu<br />
<strong>powietrza</strong> 0,8 m/s)<br />
Psychrometr Assmanna<br />
( prędkość przepływu<br />
<strong>powietrza</strong> 2 m/s)<br />
Dla wody A= 0,0007946 A=0,0006623<br />
Dla lodu A= 0,0007060 A= 0,0005695
Wyznaczanie charakterystyk za pomocą<br />
Tablic Psychrometrycznych A. Rojeckiego<br />
• Tablice Psychrometryczne skonstruowano przy założeniu:<br />
• pomiar psychrometrem Augusta bez aspiratora<br />
• wartość cienienia atmosferycznego p=1000 hPa<br />
• Mogą być stosowane we wszystkich przypadkach, niezależnie od cisnienia atmosf.,<br />
jeżeli wysokość stacji nie przekracza 500 m n.p.m<br />
• Jeżeli pomiar był wykonywany:<br />
• w miejscach powyżej 500 m n.p.m<br />
• psychrometrem Assmanna<br />
wprowadza się poprawki
Pomiar psychrometrem Augusta<br />
• Wartości charakterystyk wilgotności odczytujemy z tablic:<br />
Tablica 1<br />
(dla ujemnych wartości <strong>powietrza</strong> – lodu)<br />
Tablica 2 ( dla dodatnich wartości <strong>powietrza</strong>- wody)<br />
Odczyt z tablic dokonujemy na podstawie<br />
wartości t i t’<br />
odczytujemy wartości e, f, Δ i t d
Pomiar psychrometrem Assmanna<br />
1. Dokonujemy odczytu z tablicy 1 lub 2<br />
2. Do odczytanych wartości wprowadzamy poprawki<br />
Dla wartości e:<br />
e p<br />
= e (tab.1,2) + poprawka z tab.11<br />
Dla wartości Δ<br />
Δ p<br />
= Δ (tab.1,2) - poprawka z tab.11<br />
Dla wartości f<br />
f p<br />
= f(tab.1,2) + poprawka z tab.12, 13<br />
Nową (poprawioną) wartość t d<br />
odczytujemy z tab. 6
Praca samodzielna:<br />
• W tablicach psychrometrycznych odszukaj wartości e, f, Δ i t d<br />
• dla następujących przykładów:<br />
Pomiar psychrometrem Augusta:<br />
1. t = 21,5 C, t’ = 17,5 C<br />
2. t = 1,5 C, t’ = 0,7 C<br />
Pomiar psychrometrem Assmanna:<br />
1. t = 11,5 C, t’ = 7,5 C<br />
2. t = 3,5 C, t’ = 2,7 C