Wilgotność powietrza. Parowanie

Agnieszka Krzyżewska, Mateusz Dobek. Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS

1

Wilgotność powietrza. Parowanie

Wilgotność powietrza – jest to zawartość pary wodnej w powietrzu. Obok właściwości

termicznych – właściwości wilgotnościowe są jedną z głównych charakterystyk mas

powietrznych.

Parowanie – jest to proces dostarczania pary wodnej do atmosfery. Proces ten polega na

odrywaniu się cząsteczek wody od powierzchni wilgotnej wskutek ich energii kinetycznej

(ogólnie: proces przechodzenia ciała ze stanu ciekłego do stanu gazowego).

Rodzaje parowania:



Parowanie potencjalne – (możliwe) maksymalna ilość pary wodnej, jaka może się

„zmieścić” w powietrzu nad danym obszarem Ziemi; czyli ile pary wodnej może

wchłonąć powietrze atmosferyczne, jeżeli będzie się znajdowało nad powierzchnią wody.



Parowanie rzeczywiste – ilość wyparowanej wody przy określonych warunkach

pogodowych znad danego terenu. Parowanie rzeczywiste dzieli się na:

o Parowanie z wolnej powierzchni wody (z powierzchni oceanów, mórz, jezior, rzek,

zbiorników retencyjnych) – w pewnym przybliżeniu można powiedzieć, że jest ono

równe parowaniu potencjalnemu.

o Parowanie terenowe (ewapotranspiracja), składa się z:

 Parowania z powierzchni gruntu (ewaporacja)

 Parowania z szaty roślinnej (transpiracja)

Czynniki intensyfikujące parowanie (gdzie intensywność rozumiana jest jako ilość wody

wyparowującej w jednostce czasu, inaczej prędkość).



Temperatura powierzchni parującej – im wyższa, tym większe parowanie;



Temperatura powietrza – im wyższa, tym więcej pary wodnej może się w nim „zmieścić”;

(przy wzroście temperatury powietrza staje się ono suchsze, gdyż zwiększa się ilość pary

wodnej potrzebnej do jego nasycenia – zaś w niższej temperaturze potrzeba mniejszej

ilości pary wodnej do nasycenia powietrza);



Niedosyt wilgotności powietrza – czyli ile jeszcze pary wodnej może się zmieścić w

powietrzu – im większy niedosyt, tym większa intensywność parowania;

Wilgotność powietrza. Parowanie

Agnieszka Krzyżewska, Mateusz Dobek. Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS

2



Ciśnienie atmosferyczne – im wyższe ciśnienie, tym intensywność jest mniejsza;



Prędkość wiatru – im większa prędkość wiatru, tym większa intensywność parowania.

Charakterystyki wilgotności powietrza



Ciśnienie pary wodnej (prężność pary wodnej); e [mmHg, hPa] – ciśnienie, jakie

wywiera zawarta w powietrzu para wodna na powierzchnię Ziemi i przedmioty na niej

znajdujące się.



Maksymalne ciśnienie pary wodnej (maksymalna prężność pary wodnej); E

[mmHg, hPa] – najwyższe ciśnienie pary wodnej nasyconej względem płaskiej

powierzchni wody w danej temperaturze powietrza (zależność ta nie jest prostolinijna,

lecz wykładnicza).



Wilgotność względna; f [%] – stosunek aktualnego ciśnienia pary wodnej do

maksymalnego w danej temperaturze, wyrażony w procentach;

f = e/E



100%



Niedosyt wilgotności powietrza;



[mmHg, hPa] – różnica między maksymalnym a

aktualnym ciśnieniem pary wodnej przy danej temperaturze powietrza. Wskazuje, ile pary

wodnej brakuje do nasycenia powietrza w danej temperaturze.



= E – e



Wilgotność bezwzględna; a [g/m

3

] – masa pary wodnej zawarta w jednostce objętości

powietrza, czyli ile gramów pary wodnej znajduje się w 1 m

3

powietrza, inaczej gęstość

pary wodnej w powietrzu.

a = 216,7 e/T (T=temp. w



K)

T

E

Wilgotność powietrza. Parowanie

Agnieszka Krzyżewska, Mateusz Dobek. Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS

3



Wilgotność właściwa; q [g/kg] – masa pary wodnej zawarta w jednostce powietrza,

czyli ile gramów pary wodnej znajduje się w 1 kg powietrza wilgotnego.

)

378

,

0

(

622







p

e

q

gdzie: p – ciśnienie atmosferyczne [hPa]; e – ciśnienie pary wodnej [hPa]



Temperatura punktu rosy; t

d

[



C] – temperatura, przy której zawarta w powietrzu para

wodna staje się parą nasyconą; przy tej temperaturze aktualna prężność pary wodnej

równa jest prężności maksymalnej.



Deficyt punktu rosy; D [



C] – różnica pomiędzy temperaturą aktualną a temperaturą

punktu rosy;

D = t - t

d



Stosunek zmieszania; x – stosunek gęstości pary wodnej do gęstości powietrza

suchego;

)

(

w

w

x











Metody pomiaru wilgotności powietrza

1. Metoda absorbcyjna – polega na zjawisku pochłaniania pary wodnej przez różne ciała.

Przykładem wykorzystania tych właściwości dla ludzkiego włosa jest higrometr

włosowy. Odtłuszczony ludzki włos ma właściwości higroskopijne – przy wzroście

wilgotności względnej włos się wydłuża, zaś przy spadku wilgotności – kurczy się.

Zarówno higrometr jak i higrograf należą do pomocniczego wyposażenia stacji.

2. Metoda psychrometryczna - wykorzystuje zależność intensywności parowania od

niedosytu wilgotności powietrza. Ta metoda wykorzystywana jest w psychrometrach

Augusta i Assmanna. Przyrządy te składają się z dwóch termometrów, z których jeden

ma zbiorniczek rtęci owinięty batystem. Woda ze zwilżonego batystu paruje, pobierając

ciepło z otoczenia, co powoduje, że termometr zwilżony pokazuje niższą temperaturę.

Różnica wskazań obu termometrów będzie tym większa, im więcej wody będzie parować

Wilgotność powietrza. Parowanie

Agnieszka Krzyżewska, Mateusz Dobek. Zakład Meteorologii i Klimatologii UMCS

4

i im więcej wody atmosfera będzie mogła wchłonąć. Na podstawie tych wskazań można

obliczyć aktualne ciśnienie pary wodnej ze wzoru:

Psychrometr Augusta (stacyjny)

e = E – A



(t

s

- t

w

)



p,

gdzie:

e - aktualna prężność pary wodnej (hPa)

E - maksymalna prężność pary wodnej w temperaturze termometru wilgotnego

A - stała psychrometryczna (0,00007946 dla wody, 0,0007060 dla lodu)

t

s

- temperatura termometru suchego (°C)

t

w

- temperatura termometru wilgotnego (°C)

Psychrometr Assmanna

e = E - O,5



(t, - tw)



p



755

-1

,

gdzie:

e - aktualna prężność pary wodnej (hPa)

E - maksymalna prężność pary wodnej w temperaturze termometru wilgotnego (mm Hg)

t

s

- temperatura termometru suchego (°C)

t

w

- temperatura termometru wilgotnego (°C)

Wartości charakterystyk wilgotności powietrza odczytywane są z tablic psychrometrycznych.

Znając temperaturę termometru suchego i zwilżonego, można odczytać:

e - ciśnienie pary wodnej (hPa)

f - wilgotność względną powietrza (%)

Δ - niedosyt wilgotności powietrza (hPa)

t

d

- temperaturę punktu rosy (°C)

3. Metoda punktu rosy - polega na sztucznym obniżaniu temperatury do temperatury punktu

rosy jej zapisaniu, po zauważeniu produktów kondensacji na płytce szklanej lub

metalowej. Jest to metoda dość niedokładna, gdyż opiera się na subiektywnej, wizualnej

ocenie powstawania wody

4. Metody elektryczne - mają zastosowanie w higrometrach elektrolitycznych,

wykorzystujących zależność przewodności elektrycznej elektrolitu od wilgotności.