wilgotnosc powietrza1

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie - Katedra Agrometeorologii Temat: Wilgotność powietrza

Wilgotność powietrza to zawartość pary wodnej w powietrzu, która przedostaje się do atmosfery głównie w wyniku parowania. Para wodna jest domieszką powietrza - jej zawartość zmienia się w czasie i przestrzeni (średnia zawartość to 0,2 - 2,5%). Zawartość pary wodnej w powietrzu zależy w dużym stopniu od wielu cech geograficznych środowiska (np. odległości od mórz i oceanów, wysokości n.p.m., pokrycia terenu).

Charakterystyki wilgotności powietrza i jednostki w jakich sa podawane:

•    (c) aktualne ciśnienie (prężność) pary wodnej (hPa) - ciśnienie cząstkowe, jakie wywiera para wodna znajdująca się aktualnie w powietrzu; mierzone metoda nsv-chrometryczna:

•    (E) maksymalne ciśnienie (prężność) pary wodnej (hPa) - najwyższe ciśnienie pary wodnej nasyconej względem płaskiej powierzchni wody w danej temperaturze powietrza (jest tym większe, im wyższa jest temperatura powietrza; rys. 5);

•    (d. A) niedosyt wilgotności powietrza (hPa) - różnica między maksymalnym i aktualnym cząstkowym ciśnieniem pary wodnej, jest miarą stopnia suchości powietrza, otrzymywany metoda psychrometryczna lub ze wzoru d = E - e

•    (f) wilgotność względna (%) - stosunek aktualnego do maksymalnego ciśnienia pary wodnej w danej temperaturze (f = e/E • 100%). Mówi o stopniu nasycenia powietrza parą wodną, mierzona metoda higromctryczna:

•    (q) wilgotność właściwa (g/kg) - ilość gramów pary wodnej w lkg powietrza wilgotnego; mierzona metoda wagowa:

•    (g) wilgotność bezwzględna (g/m³) - ilość gramów pary wodnej w jednostce objętości powietrza; mierzona metoda wagowa lub higrometrami kondensacyjnymi;

•    (t_d) temperatura punktu rosy (punkt rosy) (°C) - temperatura, przy której zawarta w powietrzu para wodna stanie się parą nasyconą. Oznacza to, że przy tej temperaturze aktualne ciśnienie pary wodnej staje się ciśnieniem maksymalnym: e = E. Mierzona metoda temperatury punktu rosy (higrometrami kondensacyjnymi).

fir = (foi⁺fo7+fi3⁺fi9):4    - wzór do obliczania średniej dobowej wilgotności

względnej (gdy dysponujemy higrogramem);

f_łr = (2*f₀7+f|3+f|9):4 - (gdy mamy tylko wartości pomiarów terminowych).

Metody wyznaczania zawartości pary wodnej w powietrzu Metoda wagowa (grawimetryczna) - znaną objętość powietrza przepuszcza się przez pojemnik zawierający absorbenty wilgoci (np. II2SO4, P2O5, żel krzemowy). Przyrost masy absorbenta informuje o ilości pary wodnej w powietrzu. Metoda bardzo dokładna, stosowana do cechowania przyrządów.

Metoda pomiaru temperatury punktu rosy (t_d) - szczególnie przydatna przy niskiej temperaturze powietrza i małej ilości pary wodnej, dlatego pomiary wykonuje się głównie z samolotów. Stosuje się higrometry kondensacyjne, w których paruje benzyna lub aceton. Skutek - kontrolowany spadek temperatury przyrządu, najczęściej w tempie 0,5°C/s. Gdy na płytce pojawia się zamglenie, przerywamy ochładzanie. Średnia temperatura z momentu pojawienia się i zniknięcia zamglenia jest temperaturą punktu rosy. Poniżej -50°C stosuje się termometry oporowe.

Metoda psychrometryczna - do mierzenia aktualnego ciśnienia pary wodnej (e). Do pomiaru stosujemy psychrometr Augusta lub Assmanna. Każdy z nich składa się z dwóch termometrów: „suchego” - wskazującego aktualną temperaturę powietrza (t) i „zwilżonego” - wskazującego z reguły niższą temperaturę powietrza (t’), gdyż termometr zwilżony ma zbiornik owinięty wilgotnym batystem. Dokładność maleje ze spadkiem temperatury (zwłaszcza poniżej 0°C) i przy prędkości przepływu powietrza wokół zbiorników w granicach 0-3 m/s. Psychrometr Assmanna jest zaopatrzony w aspirator, zapewniający przepływ powietrza w granicach 2-3 m/s i jest urządzeniem przenośnym.

Aktualne ciśnienie pary wodnej (e) przy użyciu psychrometru Augusta oblicza się według wzoru:

e = E'-A*(t-t')*p

gdzie: E' - ciśnienie pary wodnej nasyconej (hPa) w temperaturze t';

t_y t' - temperatura na termometrze suchym i zwilżonym;

p - ciśnienie atmosferyczne;

A - współczynnik psychrometryczny, równy 0,0007946 (woda), 0,0007060 (lód).

Aktualne ciśnienie pary wodnej (c) przy użyciu psychrometru Assmanna oblicza się według wzoru:

e = E^,-0,5-(t-t^,)*(p:1007)

symbole jak wyżej.

Metoda higrometryczna - mierzymy nią wilgotność względną (f). Do pomiaru wykorzystuje się higrometry i higrografy włosowe (rys. 2). Czujnik higrografu włosowego to zestaw pasm włosów ludzkich, odtłuszczonych i walcowanych w celu polepszenia właściwości. Włos ludzki w zakresie wilgotności względnej 0-100% wydłuża się o 2,5% długości początkowej, ale zależność jest nieliniowa i dlatego połowa tego przyrostu długości przypada na wilgotność względną równą 28%. Higrograf mierzy wilgotność z dokładnością około 5%; wymaga okresowego regenerowania czujników włosowych przy całkowitym nasyceniu parą wodną otaczającego powietrza. Czujniki włosowe mogą być stosowane w temperaturze do 50°C.

Do pomiaru wilgotności względnej wykorzystuje się również higrometry elektryczne. Przykładem może być czujnik HUMICAP® 180 stanowiący część sondy temperatury i wilgotności względnej HMP-45D firmy Vaisala (rys 6.). Cienkowarstwowy polimer wchłania albo uwalnia parę wodną w miarę jak wilgotność względna powietrza rośnie lub spada. Własności izolacyjne polimeru zależą od tego ile wody zawiera - zmiana wilgotności względnej powietrza powoduje zmianę oporu polimeru i przez to zmianę pojemności czujnika. Elektronika przyrządu mierzy pojemność i przetwarza jej wartość na wilgotność względną. Pomiar z dokładnością ok. 2% w temperaturze od -40 do 60°C.