Wilgotność Powietrza: Kompleksowe Spojrzenie na Definicję i Znaczenie
- Szczegóły
Wilgotność powietrza to miara zawartości pary wodnej w atmosferze. Andrzej A. Mianem wilgotności powietrza określa się zawartość pary wodnej w powietrzu. Para wodna w powietrzu pochodzi z parowania zachodzącego ze swobodnych powierzchni wodnych i powierzchni lądowych (gruntu, roślinności...).
Rodzaje Wilgotności Powietrza
Zawartość pary wodnej w powietrzu może być wyrażana na różne sposoby. Poniżej przedstawiono najważniejsze rodzaje wilgotności:
- Wilgotność bezwzględna: Pojęcie wilgotności bezwzględnej odnosi się do stosunku masy pary wodnej mpw do objętości powietrza wilgotnego V. Jak się łatwo domyślić, wilgotność rozumiana jako zawartość pary wodnej w powietrzu, to po prostu masa pary wodnej na metr sześcienny powietrza. Jednostka wilgotności bezwzględnej to g/m3, można stosować także miarę prężności w kPa.
- Wilgotność właściwa: Wilgotność właściwa to stosunek masy pary wodnej wyrażonej w gramach mpw do masy powietrza wilgotnego V w kilogramach.
- Wilgotność względna: Wilgotność względna jest to stosunek ilości pary wodnej znajdującej się w powietrzu do ilości pary, która nasyciłaby powietrze w określonej temperaturze oraz ciśnieniu. Zgodnie z definicją wilgotność względna jest to ilość wody znajdującej się w powietrzu przy danej temperaturze podzielona przez jej maksymalną ilość nasycenia, którą może zaabsorbować powietrze w tej temperaturze. 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.
Wilgotność Względna Szczegółowo
Wilgotność względna: jest to procentowy stosunek aktualnej ilości pary wodnej w powietrzu do maksymalnej ilości, jaką powietrze może pomieścić w danej temperaturze. Wilgotność względna (oznaczana najczęściej jako f), którą definiuje się jako: f = (e/E) * 100 [%], informującą w jakim procencie, w stosunku do maksymalnie możliwego w danej temperaturze (tj. temperaturze, w której zmierzono e) powietrze jest nasycone parą wodną.
W formule definiującej wilgotność względną występuje w mianowniku ułamka wartość E, która jest funkcją temperatury powietrza. Wraz ze wzrostem temperatury powietrza wartość E rośnie. Oznacza to, że zmiany temperatury powietrza, przy niezmienionej zawartości pary wodnej w powietrzu (e, prężności aktualnej) muszą pociągać za sobą zmiany wilgotności względnej (f). W przypadku niezmienionej zawartości pary wodnej (e) wzrost temperatury powoduje spadek (zmniejszenie się) wilgotności względnej.
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.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Prężność pary wodnej
Para wodna w powietrzu to ciśnienie parcjalne (cząstkowe), wywierane przez parę wodną w powietrzu. Jednostką pomiaru jest hPa (jednostka ciśnienia). Można to wyobrazić sobie jako różnicę ciśnienia w zamkniętej objętości powietrza i bez zmiany jego temperatury przed (p) i po całkowitym usunięciu z tej objętości znajdującej się pary wodnej (p').
Nie można zmieszać dowolnej ilości pary wodnej z dowolną ilością powietrza (tak, jak to można zrobić na przykład ze spirytusem etylowym i wodą, czy azotem i tlenem). Ilość pary wodnej, która znaleźć się może w powietrzu (rozpuścić w powietrzu) zależy od jego temperatury.
Maksymalną ilość pary wodnej, jaką jest w stanie zawierać powietrze w danej temperaturze określa się mianem prężności maksymalnej lub prężnością pary nasyconej, niekiedy prężnością nasycenia i oznacza zazwyczaj symbolem E. Wartości E w funkcji temperatury powietrza przedstawia tabela poniżej (tab.
Prężność pary wodnej, jaka występuje w danej chwili w powietrzu nazywa się prężnością aktualną i oznacza zazwyczaj symbolem e. Prężność aktualna w atmosferze zmienia się stosunkowo powoli; aby wzrosła, musi wzrosnąć również zawartość pary w powietrzu.
Różnicę, między prężnością maksymalną (E) w temperaturze powietrza, w której została zmierzona prężność aktualna a wartością prężności aktualnej (e), wyrażona w hPa: d = E - e [hPa], określa się mianem niedosytu wilgotności, który informuje o tym, ile jednostek prężności potrzeba do całkowitego nasycenia danego powietrza.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Temperatura Punktu Rosy
Temperatura, do której należy schłodzić powietrze, aby przy danej prężności aktualnej wilgotność względna osiągnęła 100% i rozpoczęły się w nim procesy kondensacji nosi nazwę temperatury punktu rosy i oznaczana jest zazwyczaj jako td [°C]. Temperatura punktu rosy powietrza, w którym nie zachodzą procesy kondensacji, zależy jedynie od wartości prężności aktualnej.
Tak długo, jak temperatura powietrza nie spadnie poniżej temperatury punktu rosy, temperatura punktu rosy tego powietrza pozostaje stała.
Zauważmy, że bardzo wszechstronną miarą wilgotności powietrza może być para temperatury - temperatura powietrza (tp) i temperatura punktu rosy tego powietrza (td). Zauważmy, że temperatura powietrza nie może być niższa od jego temperatury punktu rosy.
Wpływ Wilgotności na Zdrowie i Budynki
Utrzymanie odpowiednich warunków w pomieszczeniach jest kluczowe dla zdrowia mieszkańców i stanu budynku. Zbyt suche powietrze może prowadzić do podrażnień dróg oddechowych, suchości skóry i większej podatności na infekcje.
Stabilne warunki pomagają także uniknąć kondensacji wilgoci na chłodnych powierzchniach, co jest szczególnie ważne zimą. Dotyczy to zwłaszcza drewna, które w suchych warunkach traci elastyczność i może się deformować.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Prawidłowe działanie płuc i skóry jest możliwe wyłącznie w wilgotności względnej od 40 do 70%. Jednakże utrzymywanie wysokiego poziomu wilgotności jest szkodliwe dla mebli, książek i różnego rodzaju sprzętów znajdujących się w mieszkaniu. Zwłaszcza elementy metalowe mogą łatwiej ulegać korozji. Duża wilgoć względna to także idealne warunki do rozwoju grzybów, pleśni i bakterii.
Bardzo niska wilgotność powietrza jest mało komfortowa, ponieważ trudno jest oddychać, szybko pojawia się uczucie pragnienia, a skóra wysycha. Zbyt wysoka jest częstą przyczyną chorób gośćcowych, zapaleń stawów, ogólnego osłabienia odporności. Dlatego warto regularnie sprawdzać, jaka jest wilgotność względna w pomieszczeniu.
Znaczenie Wilgotności w Procesach Technologicznych
W procesach technologicznych w których biorą udział materiały higroskopijne niestabilna wilgotności względna może spowodować zmianę ich wymiarów oraz właściwości a tym samym wpływa to negatywnie na sam proces oraz jego wydajność i to większym stopniu niż np. zmiany temperatury.
Tego typu sytuacje można zaobserwować np. w drukarni. Zapakowana rolka papieru, trafiając do drukarni, ma w sobie pewną ilość wody. Po rozpakowaniu, papier w zależności od poziomu wilgotności powietrza traci lub oddaje wodę do otoczenia jest to naturalny proces. Papier absorbując wilgoć rozszerza swoje pory w przeciwnym kurczy je. W takim przypadku materiał zmienia swoje wymiary, a to ma wpływ na jakość wydruku.
Przy obróbce drewna mamy podobną sytuację jak z papierem, zmiana poziomu wilgotności może spowodować kurczenie materiału a co temu towarzyszy mogą wystąpić pęknięcia niekontrolowane skurcze i wykrzywienia materiału.
Podobna sytuacja występuje w przemyśle tekstylnym. Włókna wykorzystywane jako przędza mogą stać się kruche, powodując ich rozrywanie, stratę czasu oraz zmniejszenie wydajności produkcji, a ponadto poszarpane włókna wpływają na pogorszenie jakości produktu.
Pomiary Wilgotności Powietrza
Do pomiaru wilgotności służą psychrometry oraz higrometry.
- Psychrometr: Psychrometr jest to urządzenie składające się z dwóch termometrów połączonych ze sobą równolegle. Pomiar wilgotności przy użyciu psychrometru polega na obliczeniu różnicy temperatur termometru suchego oraz wilgotnego. Następnie posługując się odpowiednimi tabelami można wyznaczyć wilgotność względną powietrza.
- Higrometr: Najczęściej wykorzystuje się higrometry elektroniczne, które swoją prostotą oraz niezawodnością są masowo wykorzystywane w terrarystyce.
Higrometr Włosowy
Higrometr włosowy jest nieskomplikowanym, tanim przyrządem, służącym do pomiaru wilgotności względnej. Elementem mierzącym (reagującym na zmiany wilgotności względnej) jest w nim odtłuszczony włos ludzki (dokładniej pęczek włosów).
Włos, gdy wilgotność względna rośnie, absorbuje parę wodną z powietrza i zmienia swoją grubość i długość; przy wzroście wilgotności względnej włos się wydłuża, przy zmniejszaniu się wilgotności względnej - kurczy.
Higrometry włosowe pozwalają na dość pewny (dokładność pomiaru nie jest obarczona większym błędem niż 5%) pomiar wilgotności względnej od 30 do 100%. Pomiar wilgotności w zakresie od 20 do 30% obarczony jest błędem przekraczającym 5%.
Higrometr włosowy, z czasem, zaczyna fałszować pomiary. Związane to jest ze stopniowym wysychaniem włosa (pęczka włosów). Z tego względu, nie rzadziej niż 3 miesiące w przeciętnych warunkach wilgotnościowych i nie rzadziej niż co 1 miesiąc w warunkach zwiększonej suchości powietrza, higrometr należy poddać procesowi ponownego tarowania (‘świeżenia’).
Tabela: Maksymalna wilgotność bezwzględna w zależności od temperatury
| Temperatura | Maksymalna wilgotność bezwzględna (g/m³) |
|---|---|
| -20°C | 1,08 |
| -10°C | 2,36 |
| 0°C | 4,85 |
| +10°C | 9,39 |
| +20°C | 17,28 |
| +30°C | 30,35 |
| +40°C | 51,18 |
tags: #wilgotność #powietrza #właściwa #definicja #kg #kg
