Что такое абсолютная и относительная влажность воздуха 6 класс география кратко

Обновлено: 02.07.2024

В процессе проведения опыта будем использовать закрытый сосуд с жидкостью, а значение температуры поддерживать постоянным. Спустя некоторое время в данном сосуде возникнет явление термодинамического равновесия процессов испарения и конденсации. Другими словами, число молекул, которые покинут жидкость, будет эквивалентно числу молекул, вернувшихся обратно в жидкость.

Газообразное вещество, которое находится состоянии равновесия со своей жидкостью, носит название насыщенного пара.

Ненасыщенным паром называют такой пар, давление и плотность которого уступает значениям давления и плотности насыщенного пара.

Давление насыщенного пара в процессе повышения температуры возрастает. В окружающем нас воздухе в любой момент времени присутствует некоторая масса водяного пара. Что же такое влажность воздуха? Воздух, который включает в себя водяной пар, определяется как влажный. В воздухе атмосферы быстрота испарения воды основывается на величине отличия давления паров воды от давления насыщенных паров при существующей температуре.

Абсолютная и относительная влажность воздуха

Свое применение часто находят понятия об абсолютной и относительной влажности.

Абсолютной влажностью считают массу водяного пара, которая находится в одном кубометре воздуха.

Абсолютная влажность может быть измерена парциальным давлением водяного пара ( p ) при некоторой температуре ( T ) . Относительно парциального давления действует закон Дальтона, который говорит о том, что отдельные компоненты смеси газов определяются как независимые. По этой причине каждая из компонент производит давление:

а полное давление равно сумме давлений компонент:

p = p 01 k T + p 02 k T + . . . + p 0 i k T = p 1 + p 2 + . . . + p i ,

где p i - парциальное давление i газовой компоненты.

Уравнение p = p 01 k T + p 02 k T + . . . + p 0 i k T = p 1 + p 2 + . . . + p i представляет собой закон Дальтона. Исходя из того факта, что влажность представляет собой количество водяного пара в воздухе (газе), понятие парциального давления и закон Дальтона могут быть крайне полезны при практическом изучении вопросов об абсолютной влажности. Также абсолютной влажностью называется плотность водяного пара ( ρ ) при той же температуре ( T ) . В процессе повышения абсолютной влажности пары воды все сильнее приближаются к состоянию насыщенного пара.

Максимальной абсолютной влажностью при приведенной температуре является масса насыщенного водяного пара на один кубометр воздуха.

Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при заданной температуре.

Данная величина выражается в процентах:

β = ρ ρ n p · 100 % = p p n p · 100 % ,

где ρ n p представляет собой плотность насыщенного пара при некоторой T , p n p - давление насыщенного пара при такой же температуре. В условиях установления термодинамического равновесия процессов испарения и конденсации относительная влажность равняется 100 % . Из этого можно сделать вывод о том, что количество воды в воздухе не претерпевает изменений. Процессы изохорного охлаждения или изотермического сжатия ненасыщенного пара позволяют превратить его в насыщенный.

Температура ( T r ) , при которой пар определяется как насыщенный, носит название точки росы.

T r представляет собой температуру термодинамического равновесия пара и жидкости в газе, конкретно в воздухе.

Влажность воздуха определяется с помощью специальных измерительных приборов — гигрометров, психрометров. Оптимальной для человеческого организма в условиях температуры близкой к 20 градусам Цельсия считается относительная влажность от 40 % до 60 % . В процессе решения практических задач, зачастую применяют справочные таблицы, в которых определены давления и плотности насыщенного водяного пара при различных значениях температуры.

Примеры

Найдите давление насыщенного пара при значении температуры T , давлении в одну атмосферу, если масса влажного воздуха при относительной влажности β в объеме V эквивалентна m в точно таких же условиях.

Решение

В качестве основы решения применим закон Дальтона, который в случае смеси газов, а в нашей задачи имеет место быть смесь сухого воздуха с водяным паром, будет выглядеть следующим образом:

p = p v + p H 2 O ,

где p v определяет собой давление сухого воздуха, а p H 2 O является давлением паров воды. При этом масса смеси равна:

m = m v + m H 2 O ,

где m v представляет собой массу сухого воздуха, а m H 2 O — массу водяного пара. Применим уравнение Менделеева - Клайперона и запишем его для составляющей —сухой воздух в следующем виде:

p v V = m v μ v R T ,

где μ v является молярной массой воздуха, T определяет температуру воздуха, V - объем воздуха. Для водяного пара, приняв его в качестве идеального газа, запишем уравнение состояния:

p H 2 O V = m H 2 O μ H 2 O R T ,

в котором μ H 2 O является молярной массой пара, T представляет собой температуру пара, а V - объем пара. Относительная влажность эквивалентна следующему выражению:

β = p H 2 O p n p · 100 % ,

где p n p обозначает величину давления насыщенного пара. Из формулы β = p H 2 O p n p · 100 % выразим давление насыщенного пара, получим:

p n p = p H 2 O β · 100 % .

Из m = m v + m H 2 O выразим массу сухого воздуха, в результате получим следующее выражение: m v = m - m H 2 O .

Из p = p v + p H 2 O выразим давление сухого воздуха, благодаря чему получим:

p v = p - p H 2 O .

Подставим выражения m v = m - m H 2 O и p v = p - p H 2 O в p v V = m v μ v R T , на выходе получим:

p - p H 2 O V = m - m H 2 O μ v R T .

Выразим массу пара из p H 2 O V = m H 2 O μ H 2 O R T , получаем:

m H 2 O = V · p H 2 O · μ H 2 O R T .

Выразим давление пара p H 2 O применяя выражения p - p H 2 O V = m - m H 2 O μ v R T и m H 2 O = V · p H 2 O · μ H 2 O R T , получим:

p - p H 2 O V = m - V · p H 2 O · μ H 2 O R T μ v R T → p V μ v - p H 2 O V μ v = m R T - V · p H 2 o · μ H 2 O → V · p H 2 O · μ H 2 O - p H 2 O V μ v = m R T - p V μ v → p H 2 O = m R T - p V μ v V · μ H 2 O - V μ v .

Пользуемся выражением p n p = p H 2 O β · 100 % , в качестве результата выходит давление насыщенного пара:

p n p = 100 β · m R T - p V μ v V · μ H 2 O - V μ v .

Ответ: Давление насыщенного пара при заданных условиях равно: p n p = 100 β · m R T - p V μ v V · μ H 2 O - V μ v .

При температуре T 1 влажность воздуха равна β 1 . Каким образом изменится влажность воздуха в случае, если величина его температуры его стала T 2 ( T 2 > T 1 ) ? Объем сосуда, в котором располагался газ уменьшить в n раз.

Решение

В задаче необходимо найти изменение, другими словами разность β2−β1, относительных влажностей в конечном и начальном состояниях:

∆ β = β 2 - β 1 = β 1 β 2 β 1 - 1 ,

применяя определение относительной влажности запишем следующее выражение:

β 1 = p 1 p n p 1 100 % ,

β 2 = p 2 p n p 2 100 % .

в котором p n p представляет собой давление насыщенного пара в соответствующих состояниях, p 1 является величиной, определяющей давление водяного пара в начальном состоянии, p 2 — давление пара в конечном состоянии. Подставим β 1 = p 1 p n p 1 100 % , β 2 = p 2 p n p 2 100 % в ∆ β = β 2 - β 1 = β 1 β 2 β 1 - 1 и в качестве результата получим:

∆ β = β 1 p 2 p n p 2 p 1 p n p 1 - 1 = β 1 p 2 p n p 1 p 1 p n p 2 - 1 .

Так как по условию задачи нам известны температуры состояний системы, то давления насыщенного пара ( p n p 1 и p n p 2 ) мы можем определить как известные в приведенном случае, по той причине, что всегда можем получить их из соответствующих справочных таблиц. Для нахождения давлений p 1 и p 2 применим уравнение Менделеева — Клайперона, обратим внимание на то, что количество вещества в процессах, которые происходят в системе не претерпевает никаких изменений, в этом случае запишем:

p 1 V 1 = v R T 1 для состояния 1 , p 2 V 2 = v R T 2 для состояния 2 в таком случае:

p 2 V 2 p 1 V 1 = T 2 T 1 .

Исходя из условий задачи, можно заявить, что объем уменьшили в n раз, соответственно:

Таким образом, выражение p 2 V 2 p 1 V 1 = T 2 T 1 запишется в следующем виде: p 2 p 1 n = T 2 T 1 → p 2 p 1 = n T 2 T 1 .

Подставим p 2 p 1 n = T 2 T 1 → p 2 p 1 = n T 2 T 1 в ∆ β = β 1 p 2 p n p 2 p 1 p n p 1 - 1 = β 1 p 2 p n p 1 p 1 p n p 2 - 1 , на выходе получим:

∆ β = β 1 n T 2 T 1 p n p 1 p n p 2 - 1 .

Ответ: При заданных процессах, относительная влажность воздуха изменится на ∆ β = β 1 n T 2 T 1 p n p 1 p n p 2 - 1 .

На Земле существует множество водоемов, испарение с их поверхности обогащает воздух влагой. Для человека важен средний уровень влажности, так как в условиях повышенной или пониженной влажности возникают проблемы со здоровьем. Для характеристики воздуха используют показатели абсолютной и относительной влажности.

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность показывает количество влаги в граммах в определенном объеме воздуха (1 м 3 ), выражается дробью г/м 3 .

Рассчитывается по формуле ρ = m/V, где m – масса пара, V – объем воздуха.

Чем больше пара содержит воздух, тем больше значение влажности.

С изменением температуры изменяется количество влаги, которое может удерживать воздух. При резком похолодании пар выпадает в виде росы или инея.

Рис. 1. Иней на растениях.

Как правило, иней состоит из тонких ледяных игл или идеальных кристаллов (снежинки), оседая на всех поверхностях.

Относительная влажность

Человеку трудно соотнести показатель абсолютной влажности со своим ощущением воздуха. Объективное преставление дает параметр относительной влажности.

Относительная влажность фиксирует % пара от максимально возможного. Показатель 100% или близко к нему наблюдается в летнем тумане, в этом случае насыщение воздуха влагой настолько сильное, что пар становится видимым.

Рис. 2. Утренний туман над озером.

Такое явление часто наблюдается над лесными массивами, озерами, реками или локальными понижениями рельефа при снижении температуры на рассвете.

Зимний или ледяной туман образуется при температуре ниже -10-15°С и относительной влажности около 100%, состоит из мелких ледяных кристаллов, отражающих свет Луны или Солнца.

Комфортная влажность

Для жилых и общественных помещений установлены определенные нормы влажности и температуры. Например, в детской комнате рекомендуется поддерживать влажность на уровне 60% при температуре не выше +24°С, в остальных помещениях 40-60%.

При показателе ниже 30% следует увлажнять воздух, выше 75-80% осушать. Для этого используются увлажнители и осушители, которые можно приобрести в магазине.

При высокой влажности (более 80%) обостряется аллергия, появляется плесень, портится мебель, на холодных поверхностях (окна, промерзающие стены) оседают капли воды или иней. При низкой влажности (ниже 30%) гибнут растения, сохнут слизистые оболочки и кожа.

Измерение влажности

Узнать уровень влажности легко с помощью прибора гигрометра. Если установить в квартире мини метеостанцию, можно видеть показатели температуры, давления, влажности и местное время. Этот компактный прибор, не занимающий много места, позволяет контролировать условия в помещении.

Рис. 3. Мини метеостанция.

Что мы узнали?

Мы узнали, что такое относительная и абсолютная влажность, какие причины вызывают их изменение. Мы познакомились с прибором для измерения относительной влажности, с уровнем влажности для квартиры. Мы выяснили, что выпадение росы, инея, образование тумана связаны с изменением влажности при остывании воздуха.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Влага в атмосфере. Абсолютная и относительная влажность.

Вода в атмосферном воздухе содержится в виде водяного пара. Попадает вода в атмосферу с помощью испарения с поверхности рек, озёр, почвы, растений, при извержении вулканов и т. д.

Влажность воздуха — количество водяного пара в атмосферном воздухе.

Количество водяного пара в воздухе зависит от источников воды, скорости ветра, характера поверхности, растительности и температуры воздуха. Тёплый воздух более разреженный, он может содержать больше водяного пара, чем холодный воздух.

Гигрометр — прибор для измерения влажности воздуха.

Принцип действия волосного гигрометра основан на изменении длины человеческого волоса (в зависимости от влажности), которое фиксируется на шкале прибора.

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос слегка натянут на упругую металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся по шкале, проградуированной в единицах относительной влажности

Гигрометр психрометри́ческий — содержащее сухой и смоченный термометры устройство для косвенного измерения влажности газов, прежде всего воздуха, по понижению температуры смоченного твёрдого тела — датчика температуры; влажность газа вычисляют посредством психрометрической формулы по разности температур сухого и смоченного термометров.

Испарение воды приводит к её охлаждению, тем большему, чем меньше влажность воздуха, контактирующего с водой. По разнице температур воздуха (называемой в психрометрии температурой сухого термометра) и поверхностного слоя воды (называемой температурой влажного термометра, или температурой смоченного термометра, или температурой мокрого термометра можно определить влажность воздуха.

Виды влажности воздуха

Максимальная влажность воздуха — наибольшее количество водяного пара, которое может вместить в себя воздух при данной температуре.

Воздух, который достиг максимальной влажности, является насыщенным.

Абсолютная влажность воздуха — фактическое содержание водяного пара в воздухе.

Абсолютная влажность воздуха измеряется в г/м³. Например, если абсолютная влажность равна 8 г/м³, это означает, что в 1 м³ воздуха содержится 8 г водяного пара.

Относительная влажность воздуха — отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Так, если в 1 м³ воздуха содержится 8 г водяного пара, а при заданной температуре может содержаться 10 г, то его относительная влажность равна (8:10) ⋅ 100 % =80 % .

Максимум в годовом изменении влажности выпадает на лето, минимум — на зиму. Это связано с изменением температуры воздуха: чем выше температура — тем больше водяного пара может вместить воздух. Относительная влажность имеет обратный годовой ход: минимум — летом, максимум — зимой.

Абсолютная влажность увеличивается от полюсов к экватору: полярные области — около 1 г/м³, на экваторе — 25 – 30 г/м³. Относительная влажность высокая в экваториальных и полярных широтах — до 90 % . На экваторе это связано с высоким испарением, а у полюсов — с низкими температурами. Самая низкая относительная влажность в тропиках над материками — 30 % и ниже.

Пример решения задач:

При температуре +5 °С максимальная влажность воздуха может достигать 8 г/м³, а в действительности содержит 3 г/м³ водяного пара. Определи его относительную влажность (ответ округли до целых).

Абсолютно сухого воздуха в природе практически не встречается. В воздухе всегда присутствует некая толика воды, которая, как правило, находится в газообразном состоянии.

Водяной пар попадает в воздух через испарение воды с различных поверхностей. Большая часть влаги в атмосферу испаряется с поверхности океанов, морей … и растений.

Влажность воздуха — это величина определяющая количество воды в воздухе. Влажность воздуха может быть выражена как в абсолютных величинах — Абсолютная влажность воздуха или Absolute humidity (AH), так и в относительных — Относительная влажность воздуха или Relative humidity (RH).

Состав сухого воздуха

Вначале разберёмся с составом сухого воздуха, т. е. с воздухом который не содержит влаги вообще.

Сухой воздух, в большей своей части, содержит азот (N₂) 72% и кислород (O₂) 21%. Остальная часть содержит разнообразные газы в относительно небольших объёмах.

Так же состав сухого воздуха можно определить через массу газов на один m 3 воздуха. В этом случае имеем таки е цифры: N₂ — 1,165 кг/м 3 , а O₂ — 1,331 кг/м 3 . Данные цифры верны при температуре 20 °C и давлении 1 атм.

Абсолютная влажность воздуха или Absolute humidity (AH) — что это …

Влажный воздух получается в результате попадания в сухой воздух влаги в виде водяного пара.

Абсолютная влажность воздуха (AH) — это величина, которая определяет абсолютное количество воды в воздухе или её концентрацию в одном м 3 , то есть определяет фактическую массу воды в одном кубическом метре воздуха.

Так например, для температуре 30 °C абсолютная ВВ может колебаться от 0 до 30 грамм на метр кубический.

Формула абсолютной влажности — как рассчитывается AH воздуха

Как вы уже могли догадаться абсолютная ВВ рассчитывается по такой формуле:

AH = M / V

Где, AH — абсолютная влажность, M – масса водяного пара, V – объём воздуха.

Единицы измерения абсолютной влажности: СИ — кг/м³ ; СГС — г/см³.

Где, СИ — международная система измерений, а СГС — абсолютная физическая система единиц (сантиметр-грамм-секунда), которая активно использовалась до утверждения СИ.

Количество воды в объёме воздуха имеет свои предельные значения. При достижении предельных значений происходит насыщение и водяной пар переходит в жидкое состояние воды — водяной пар конденсируется в малые капельки воды. Этот процесс в природе мы можем наблюдать, например, в виде тумана или росы на поверхности каких либо тел.

Момент конденсации, после достижения предельных значений, называется точкой росы. Предельные значения массы воды в воздухе зависит от температуры окружающей среды. Чем ниже температура воздуха, тем меньше воды он может содержать до момента насыщения или точки росы.

Относительная влажность воздуха или Relative humidity (RH) — что это …

Как было сказано выше, количество воды, которое воздух способен поглощать и удерживать зависит от температуры воздуха. Т. е. каждой конкретной температуре воздуха соответствует определённое максимальное количество водяного пара которое может в нём присутствовать. Эта величина называется — плотность насыщенного пара, воздух соответственно называется насыщенным.

Относительная влажность воздуха — это величина, которая определяется как отношение абсолютной влажности к её максимально возможному значению при той же температуре — предельное значение абсолютной влажности (точка росы). Чем ниже относительная влажность, тем воздух более сухой.

Формула относительной влажности воздуха — как рассчитывается RH воздуха

Относительная влажность воздуха рассчитывается по такой формуле, и измеряется в процентах:

RH = AH / maxAH x100%

Где, RH — относительная влажность воздуха, AH — абсолютная влажность воздуха, maxAH – предельная абсолютная ВВ для определённой температуры (точка росы).

Точка росы

Ещё раз остановимся на таком важном значении как точка росы.

Точка росы — это определённое соотношение температуры и влажности воздуха, когда вода переходит из газообразного состояния в жидкое — или, иначе говоря, водяной пар конденсируется. При этом выделяется тепло, которое замедляет понижение температуры, если таковое происходит.

Это значение весьма важно для многих аспектов жизни человека и в том числе в метеорологии. Напомним, что метеорология — это наука изучающая погоду. Метеорологам её важно знать, в том числе, для прогнозирования осадков. Метеорологи, зная прогнозируемую температуру воздуха для определённого региона и другие необходимые метеорологические параметры, могут прогнозировать вероятность осадков. При этом необходимо понимать — 100% относительная влажность ещё не означает, что обязательно будут осадки.

Влажность и метеорология — несколько простых примеров

Приведем несколько простых примеров, которые покажут как ВВ может помочь нам ориентироваться в окружающем мире.

Если абсолютная влажность уменьшается, вероятнее всего погода будет улучшаться.
Ждите ясную погоду если относительная влажность к вечеру возрастает.
Ждите осадки если заметно растут влажность и температура, а давление понижается. Летом возможны грозы.
Если абсолютная влажность в течении суток изменялась не сильно и в соответствии с температурой. То вероятнее всего погода будет хорошей.
Жди улучшения погоды если относительная влажность меняется резко.

Влажность воздуха и погода в народных приметах

Соль стало сырой и влажной — жди осадков.
Когда у музыкальных инструментах струны натянуты — жди сухую погоду, и наоборот.
Волосы на голове становятся более мягкими — жди осадков.

Влажность воздуха и самочувствие человека

Отметим, что ВВ является весьма важным фактором для самочувствия и комфортности окружающей среды для человека.

Например, существует такой термин — ИНДЕКС ТЕПЛА, который говорит о том, что одна и та же температура может ощущаться человеком по разному в зависимости от параметров окружающей среды. То есть, при одной и той же температуре, человеку может быть, по ощущениям, или холоднее или теплее, в зависимости от других метеорологических параметров. Чем выше ВВ тем выше по ощущению температура окружающей среды, чем ниже влажность тем ниже.

Заключение

Исходя из выше сказанного, можем сказать, что каждый человек должен понимать суть абсолютной и относительной влажности. Это поможет принимать более правильные решения при прогнозировании погоды, создавать комфортный микроклимат у себя дома и заботиться о своём здоровье.

Читайте также: