Wilgotność Względna: Definicja, Znaczenie i Pomiar
- Szczegóły
Wilgotność powietrza to zawartość pary wodnej w powietrzu. Para wodna zawarta w atmosferze jest ważnym wskaźnikiem pogodowym i klimatycznym. Dzięki niej zachodzą procesy kondensacji, powstają chmury i opady atmosferyczne. Zawartość pary wodnej w atmosferze wpływa na budowę roślin i zwierząt oraz przebieg procesów zachodzących w ich organizmach.
Generalnie wilgotność jest to zjawisko zawartości cząsteczek wody (pary wodnej) w powietrzu. Podstawowym pojęciem jest zawartość wilgoci x określająca stosunek masy pary wodnej mv do masy mieszaniny tej pary wodnej i suchego powietrza ma, czyli x = mv/ma.
Definicja Wilgotności Względnej
W praktyce stosuje się jednak pojęcie wilgotności względnej. Wilgotność względna Uw, w temperaturze T i pod ciśnieniem p, jest to (wg najprostszej definicji) wyrażony w procentach stosunek aktualnego ciśnienia cząstkowego pary wodnej e' do ciśnienia cząstkowego pary wodnej w stanie nasycenia e'w w danej temperaturze T i przy danym ciśnieniu p, czyli Uw = 100(e’/e’w)p,T.
Przykładowo: wilgotność względna powietrza 60% oznacza, że powietrze zawiera 60% ilości pary nasyconej, która mogłaby być w nim zawarta w tej temperaturze. Wilgotność 0% oznacza, że w powietrzu nie ma pary wodnej. Powietrze dobrze przybliża gaz doskonały dlatego maksymalna ilość pary może być wyrażona w jednostkach masy, ciśnienia, lub objętości.
Temperatura Punktu Rosy
Dość ważna jest jeszcze jedna wielkość określająca temperaturę, przy której para wodna zawarta w powietrzu zmienia stan skupienia z gazowego na ciekły (woda) lub stały (szron, lód). Temperatura przy której para wodna skrapla się to tzw temperatura punktu rosy Td lub Δd (ang. dew point temperature) jest to temperatura, w której wilgotne powietrze osiąga stan nasycenia parą wodną (pod danym ciśnieniem p):
Przeczytaj także: Czujnik meteo: problemy z wilgotnością
Przy przekroczeniu punktu rosy para wodna skrapla się, tworząc wodę ciekłą i wówczas mówimy o temperaturze punktu rosy Td , zaś o temperaturze punktu szronu Tf mówimy, gdy para wodna przechodzi przemianę do fazy stałej tworząc szron.
Wpływ Temperatury i Ciśnienia na Wilgotność
Wilgotność powietrza, a dokładniej zawartość wilgoci w powietrzu ściśle zależy od temperatury i ciśnienia. Zmiany ciśnienia są jednak niewielkie i ich wpływ można pominąć. Wpływ temperatury jest jednak bardzo istotny. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta zawartość pary wodnej w powietrzu. Nadmiar pary wodnej następnie ulega skropleniu, w wyniku czego powstają opady atmosferyczne.
Badania mikroklimatu w pomieszczeniach prowadzone przez akredytowane laboratorium badawcze LAB-EL ma na celu określenie rozkładu temperatury i wilgotności w danym pomieszczeniu, ustalenie wartości ekstremalnych oraz miejsc gdzie takie wartości występują, a przede wszystkim badania tego rodzaju stanowią najważniejszy element walidacji systemu monitoringu istniejącego już u zleceniodawcy.
Przykład Badania Mikroklimatu
Jako przykład przedstawiamy opis jednego z badań przeprowadzonych w maju br w pewnej hurtowni farmaceutycznej. Oto cytat ze sprawozdania z badań: „Badanie miało na celu określenie rozkładu temperatury i wilgotności w chłodni znajdującej się w budynku nr xx przy ul. Yyyyy w Zzzzzz. W pomieszczeniu znajdował się agregat chłodniczy, mający utrzymywać temperaturę w granicach 5 do 15 ºC. Pomiary przeprowadzono w 10 punktach obiektu oznaczonych pk1 do pk10 za pomocą termohigrometrów typu LB-520 rozmieszczonych wg planu; polegały one na rejestracji temperatury i wilgotności w ww. punktach w odstępach 12-minutowych przez okres 24 godzin. Wyniki badań oraz wykresy obrazujące zmiany badanych parametrów przedstawiono na poprzednich stronach niniejszego sprawozdania.”
Dla zobrazowania tematu zależności wilgotności od temperatury, firma LAB-EL opracowała specjalistyczny program o nazwie „Kalkulator wilgotności” za pomocą, którego można wyliczać i przeliczać wszelkiego rodzaju wielkości związane z klimatem i mikroklimatem, miedzy innymi wyliczanie temperatury punktu rosy, zawartości wilgoci w powietrzu, entalpię, itp.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Wskaźniki Wilgotności Powietrza
- Aktualna prężność (ciśnienie) pary wodnej w danej temperaturze (e)
- Maksymalna prężność pary wodnej w danej temperaturze (E)
- Niedosyt wilgotności
- Wilgotność względną (f)
- Wilgotność bezwzględną (a)
- Temperaturę punktu rosy
Aktualna Prężność Pary Wodnej
Aktualna prężność pary wodnej (e) to ciśnienie wywierane przez parę wodną w danym miejscu i w danej chwili.
Maksymalna Prężność Pary Wodnej
Maksymalna prężność pary wodnej (E) to najwyższa wartość ciśnienia pary wodnej, jaka może wystąpić w określonej temperaturze, jest równoważne ciśnieniu pary nasyconej w tej temperaturze. Wartości prężności maksymalnej wrasta wraz ze wzrostem temperatury. Osiągnięcie maksymalnej prężności jest warunkiem koniecznym do rozpoczęcia procesu kondensacji pary wodnej.
Niedosyt Wilgotności
Niedosyt wilgotności jest definiowany jako różnica pomiędzy maksymalna prężnością pary wodnej (E) i aktualną prężnością pary wodnej (e). Jednostką niedosytu wilgotności jest hektopaskal (hPa).
Wilgotność Bezwzględna Pary Wodnej
Wilgotność bezwzględną pary wodnej (a) definiuje się jako ilość pary wodnej zawartej w danej objętości lub masie powietrza:
gdzie:
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
- a - wilgotność bezwzględna [g/m³]
- mp - masa pary wodnej [g]
- V - objętość powietrza [m³]
- ew - aktualna prężność pary wodnej
- m - współczynnik objętościowego rozszerzania gazów (m=0,00366)
- t - temperatura powietrza [°C]
Wilgotność bezwzględna pary wodnej w atmosferze wynosi od ok. 0-30 g/m³ dla powietrza nasyconego w temperaturze 30°C.
Maksymalna wilgotność bezwzględna pary wodnej odpowiada wilgotności względnej pary wodnej wynoszącej 100%, czyli powietrzu nasyconemu z maksymalną zawartością pary wodnej w danej temperaturze.
Temperatura Punktu Rosy (wzór)
Temperaturę punktu rosy definiuje się jako temperaturę powietrza, do której powietrze musi się ochłodzić, aby osiągnąć stan nasycenia parą wodną. Wzór do wyznaczania temperatury punktu rosy:
gdzie:
- td - temperatura punktu rosy [°C]
- t - temperatura [°C]
- H - wilgotność względna [%]
Pomiar Wilgotności Powietrza
Do pomiaru wilgotności powietrza służą urządzenia zwane wilgotnościomierzami, które w zależności od budowy i zasady działania dzieli się na higrometry i psychrometry.
Higrometry
Pomiar z wykorzystaniem higrometru polega na pochłanianiu wilgoci z powietrza przez dany materiał absorbujący, w wyniku czego zmieniają się jego właściwości, a następnie wyznaczaniu wilgotności bezwzględnej. Wyróżnia się higrometry włosowe, kondensacyjne, pojemnościowe, z ogrzewanymi czujnikami, przenośne stacje meteo i termohigrometry (mierzące, oprócz wilgotności powietrza, także temperaturę powietrza i temperaturę punktu rosy).
Psychrometry
Psychrometry wyznaczają wilgotność powietrza, mierząc ochłodzenie ciała, z którego paruje woda lub poprzez wyznaczenie punktu rosy. Psychrometr składa się z dwóch termometrów - suchego wskazującego temperaturę powietrza i mokrego wskazującego tzw. „temperaturę termometru mokrego” niższą od temperatury powietrza. Różnica wskazań obu termometrów (różnica psychrometryczna) umożliwia wyznaczenie wilgotności względnej powietrza w oparciu o tabelę psychrometryczną. W powietrzu nasyconym parą wodną (o wilgotności względnej wynoszącej 100%) oba termometry wskazują tę samą temperaturę.
Wilgotność Powietrza a Człowiek
Przyjmuje się, że wilgotność odpowiednia dla człowieka zawiera się w przedziale od 40 do 60 procent. Niższa wilgotność powoduje wysychanie błon śluzowych i wzmaga zagrożenia infekcjami, a wyższa skutkuje uczuciem parności.
tags: #meteo #wilgotnosc #wzgledna #definicja
