Wilgotność powietrza

Charakterystyki

wilgotności

• 1. Ciśnienie pary wodnej (e) – ciśnienie cząstkowe,

jakie wywiera para wodna znajdująca się aktualnie
w powietrzu, jednostka – hPa

• 2. Ciśnienie maksymalne pary wodnej (E) –

ciśnienie pary wodnej nasyconej – najwyższe
cisnienie pary wodnej możliwe w danej
temperaturze, jednostka- hPa

Wartość E wzrasta wraz ze wzrostem temperatury

t

E

t

E

40

73,72

-5

4,21

45

56,2

-10

2,68

30

42,41

-15

1,90

25

31,66

-20

1,25

20

23,27

-25

0.8

15

17,05

-30

0,5

10

12,28

-35

0,309

5

8,72

-40

0,185

0

6,11

-45

0.108

Wniosek,

w bardzo niskich temperaturach powietrza
już minimalna ilość pary wodnej nasyca
powietrze,

w wysokich temperaturach do nasycenia
powietrza potrzeba bardzo dużo pary
wodnej.

• 3. Wilgotność względna (f) – jest to stosunek aktualnego

ciśnienia pary wodnej do maksymalnego w danej temperaturze

• w różnych temperaturach powietrza taka sama wartość wilgotności względnej (np.

50%) będzie oznaczała zupełnie rożne ilości pary wodnej znajdującej się w

powietrzu. Przykładowo wilgotność względna 50% w temperaturze 0°C wystąpi

przy e = 3.05 hPa, w temperaturze +20°C przy e = 11.7 hPa (patrz tab.1.).

Wartość E jest funkcją temperatury powietrza. Wraz ze wzrostem temperatury

powietrza wartość E rośnie. zmiany temperatury powietrza, przy niezmienionej

zawartości pary wodnej w powietrzu muszą pociągać za sobą zmiany wilgotności

względnej (f). W przypadku niezmienionej zawartości pary wodnej (e) wzrost

temperatury powoduje spadek (zmniejszenie się) wilgotności względnej. W

przypadku spadku temperatury powietrza następuje wzrost wilgotności powietrza;

ale do pewnych granic

• Przykład.

• W powietrzu, które ma temperaturę 20°C wartość e = 12.3 hPa. Obniżamy temperaturę tego

powietrza do 0°C. W takim razie e = 12.3, zaś wartość ciśnienia maksymalnego pary wodnej

(E) jest taka, jaka wynika z temperatury tego powietrza (20°C; E = 23.4 (patrz tab. 1), co

oznacza, że wilgotność względna wynosi ~52.6% (12.3 / 23.4).

• Przy obniżeniu temperatury do 15°C wilgotność względna tego powietrza wzrośnie do 72.3%

(12.3 / 17.0), przy dalszym obniżeniu temperatury, do 10°C wartość ciśnienia maksymalnego

pary wodnej E zrównała się z wartością prężności aktualnej e (e = E) i wilgotność względna

osiągnęła wartość 100% (12.3 / 12.3), czyli powietrze jest już całkowicie nasycone parą

wodną. Dalszy spadek temperatury powietrza powoduje, że cały nadmiar ilości pary wodnej
ponad wartość E wynikający z nowej, obniżonej temperatury powietrza ulegnie kondensacji.

f =e/E *100%

• 4. Niedosyt wilgotności powietrza (Δ ) – różnica miedzy

maksymalnym ciśnieniem pary wodnej i aktualnym w danej

temperaturze, jednostka hPa

• od wartości niedosytu wilgotności zależy między innymi prędkość zachodzących

procesów parowania; im jest on większy, tym parowanie jest (może być) szybsze.

• 5 Temperatura punktu rosy (t

d

) – temperatura , w której zawarta w

powietrzu para wodna staje się parą wodna nasyconą czyli e=E

• Wróćmy do przykładu. Od chwili, gdy powietrze osiągnęło temperaturę punktu rosy (10°C) i temp.

powietrza dalej powoli spada, cały czas wilgotność względna ma wartość 100% i temperatura punktu

rosy tego powietrza jest równa jego temperaturze. Cały nadmiar pary wodnej, ponad wartość ciśnienia

maksymalnego pary wodnej (E) ulega kondensacji, czyli wykropleniu. Tak więc, po ochłodzeniu

powietrza do 5°C, jego wilgotność względna wyniesie dalej 100%, jego temperatura punktu rosy (td)

wyniesie 5°, e będzie = E (czyli 8.7 hPa,) wykropleniu w tej objętości powietrza ulegnie tyle wody, ile

wynosi różnica między e= E w temperaturze, gdy po raz pierwszy powietrze to doszło do temperatury

punktu rosy (czyli 10°) a e=E przy temperaturze 5°. [Policzymy: 12.3 - 8.7 = 3.6 hPa, tab. 1]. Dalsze

ochłodzenie do temperatury 0°C doprowadzi do tego, że temperatura punktu rosy tego powietrza

spadnie do 0°C, (gdzie e=E = 6.1 hPa) a wykropleniu będzie ulegać kolejna ilość wody,

• Tak więc, z chwilą, gdy powietrze osiągnęło wilgotność względną równą100%, czyli temperaturę punktu

rosy, zachodzące procesy kondensacji powodujące zmianę stanu skupienia wody w powietrzu, przy
dalszym spadku

temperatury powietrza powodują utrzymywanie się wilgotności względnej na poziomie

100% i obniżanie się ilości pary wodnej w powietrzu. Spada przy tym, tak samo jak i temperatura

powietrza, temperatura punktu rosy (f(e)), przy czy obie wartości są sobie równe (td = tp).

Δ=E-e

• 5. Wilgotność bezwzględna (a) – ilość

gramów pary wodnej w jednostce
objętości powietrza, określa się ją w
g/m

3

Metody pomiaru

wilgotności

Metoda psychrometryczna

• Wykorzystuje się w niej zależność

intensywności parowania od
niedosytu ciśnienia pary wodnej.

•

Wilgotność powietrza określa się na podstawie

wskazań temperatury przez dwa jednakowe
termometry zwykłe, z których jeden ma
zbiorniczek owinięty batystem zwilżonym wodą
destylowaną (tzw. termometr zwilżony). Woda ze
zwilżonego batystu paruje obniżając temperaturę
termometru. Obniża się ona do momentu
ustalenia równowagi cieplnej między zbiornikiem
termometru a otoczeniem. Różnica wskazań obu
termometrów pozwala wyznaczyć ciśnienie pary
wodnej (e) wg wzoru:

e= E’- A (t-t’)*p

• gdzie :
E’ – maksymalne ciśnienie pary wodnej w

temperaturze termometru zwilżonego (t’)

A – stała psychrometryczna
T – temperatura powietrza ( termometr suchy)
T ‘ temperatura termometru zwilżonego
P- ciśnienie pary wodnej

Wzór ten nosi nazwę wzoru

psychrometrycznego

Przyrządy do pomiaru wilgotności

powietrza oparte na metodzie

psychrometrycznej

1. Psychrometr
Augusta

2. Psychrometr Assmanna

• służy do pomiaru temperatury i

wilgotności powietrza poza klatką
meteorologiczną

• Budowa
1- termometr suchy
2- termometr zwilżony
3 -obudowa termometrów
4- aspirator (obudowa z wentylatorem

wewnątrz)

5- tulejki izolacyjne
• Przekrój dolnej części przyrządu

Metoda higroskopowa (absorbcyjna)

• Wykorzystuje się w niej zjawisko zmiany

długości włosa od wilgotności względnej
powietrza. Zmiana nie zachodzi w sposób
liniowy- im powietrze jest bliższe nasycenia
parą wodną tym zmiany są mniejsze

• Wykorzystywana w przyrządach:

higrometrze włosowym
higrografie

Higrometr włosowy

• Pasmo odtłuszczonych włosów

ludzkich (blondynki!!)
przymocowane jest z jednej
strony do górnej ramki
przyrządu, z drugiej do
ciężarka w dolnej części.
Ciężarek połączony jest z
ramieniem dźwigni będącej osia
wskazówki. Zmiany długości
włosa są przekazywane na
wyskalowaną odpowiednio
tarczę

• Przeznaczenie:
pomiar wilgotności względnej

Higrometr w różnych wersjach:

ludowej i.......... naukowej

Higrograf

• Budowa
• Pasmo odtłuszczonych włosów

ludzkich (blondynki!!)

• System dźwigni
• Bęben z systemem zegarowym
• Zmiany długości włosa są

przekazywane przez system

dźwigni i rysik na taśmę

papierową (higrogram) nałożoną

na obracający się bęben

• przeznaczenie:
ciągła rejestracja wilgotności

względnej

Termohigrograf

• Przyrząd rejestrujący na tym samym pasku

przebieg temperatury powietrza i wilgotności
względnej powietrza

Wyznaczanie charakterystyk wilgotności

powietrza

• 1 Pomiar psychrometrem
• 2. Wyznaczenie charakterystyk wilgotności (e, f, ) za

pomocą podanych wzorów

• Wartości stałej psychrometrycznej A

Psychrometr
Augusta
( prędkość
przepływu
powietrza 0,8 m/s)

Psychrometr
Assmanna
( prędkość
przepływu
powietrza 2 m/s)

Dla wody

A= 0,0007946

A=0,0006623

Dla lodu

A= 0,0007060

A= 0,0005695

Wyznaczanie charakterystyk za

pomocą Tablic Psychrometrycznych

• Tablice Psychrometryczne skonstruowano przy

założeniu:

• pomiar psychrometrem Augusta
• wartość cienienia atmosferycznego p=1000 hPa
• Mogą być stosowane we wszystkich przypadkach, niezależnie od

cisnienia atmosf., jeżeli wysokość stacji n.p.m. nie przekracza 500
m n.p.m

• Jeżeli pomiar był wykonywany:

• w miejscach powyżej 500 m n.p.m
• psychrometrem Assmanna

wprowadza się poprawki

Pomiar psychrometrem Augusta

• Wartości charakterystyk wilgotności odczytujemy z

tablic:

Tablica 1

(dla ujemnych wartości powietrza –

lodu)

Tablica 2 ( dla dodatnich wartości powietrza-

wody)

Odczyt z tablic dokonujemy na podstawie
wartości t i t’
odczytujemy wartości e, f, Δ i t

d

Pomiar psychrometrem Assmanna

1. Dokonujemy odczytu z tablicy 1 lub 2
2. Do odczytanych wartości wprowadzamy

poprawki

Dla wartości e:

e

p

= e (tab.1,2) + poprawka z tab.11

Dla wartości

Δ

Δ

p

= Δ

(

tab.1,2) - poprawka z tab.1

Dla wartości f
f

p

= f(tab.1,2) + poprawka z tab.12, 13

Nową (poprawioną) wartość t

d

odczytujemy z tab.

Praca samodzielna:

• W tablicach psychrometrycznych odszukaj wartości e, f,

Δ i t

d

•

dla następujących przykładów:

Pomiar psychrometrem Augusta:

1. t = 21,5 C, t’ = 17,5 C
2. t = 1,5 C, t’ = 0,7 C

Pomiar psychrometrem Assmanna:

1. t = 11,5 C, t’ = 7,5 C
2. t = 3,5 C, t’ = 2,7 C