Wilgotność Względna: Definicja, Znaczenie i Pomiary
- Szczegóły
Wilgotność powietrza to zawartość pary wodnej w powietrzu. Jednym z podstawowych parametrów powietrza wpływającego na komfort środowiska, w którym przebywają ludzie jest wilgotność powietrza. W prawidłowo nawilżonym środowisku, człowiek czuje się lepiej. Nie występują wówczas problemy z, popękanymi ustami przesuszonymi oczami, a śluzówka nosa jest odpowiednio nawilżona. Osoby przebywające w odpowiednio nawilżonym pomieszczeniu mają znacznie mniejszą podatność na infekcje i choroby układu oddechowego.
Mówiąc o wilgotności rozróżnia się wilgotność względną i wilgotność bezwzględną. Istnieje bowiem kilka rodzajów: wilgotność względna, bezwzględna, właściwa, punkt rosy i niedosyt wilgotności. Razem tłumaczą, czemu pojawia się rosa, mgła, deszcz czy śnieg i skąd bierze się odczuwalna temperatura inna niż na termometrze.
Definicja Wilgotności Względnej
Wilgotność względna to stosunek aktualnej wilgotności powietrza do maksymalnej wilgotności powietrza w danej temperaturze. Wilgotność względna wyrażana jest w procentach i zwykle mierzona jest za pomocą higrometru.
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 jest najczęściej używaną miarą wilgotności. Jest prosta w interpretacji i praktyczna w użyciu. Na przykład jeżeli wilgotność względna kukurydzy wynosi 15% to oznacza, że np. w próbce 100 gram kukurydzy 15 gramów stanowi woda a 85 gramów to sucha masa kukurydzy.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Wilgotność względna powietrza waha się w przedziale od 0% do 100%, określa oczywiście nasycenie powietrza parą wodną. Czyli jest to stosunek masy aktualnie znajdującej się pary wodnej w powietrzu, do jej maksymalnej możliwej ilości w danej temperaturze.
Wzór na wilgotność względną powietrza:
Poziom wilgotności względnej powietrza nie jest zależny wyłącznie od masy pary wodnej. Znaczenie ma także ciśnienie i temperatura względna. Wzór tak naprawdę pozwala nam na obliczenie punktu rosy dla danej temperatury.
y - wilgotność bezwzględna powietrza
m - masa pary wodnej
ymax - wilgotność maksymalna, ilość pary wodnej w powietrzu, po której następuje skraplanie.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Zależność Wilgotności Względnej od Temperatury
W różnych zakresach temperatur powietrze może absorbować różne ilości pary wodnej. Obowiązuje przy tym zasada, że im wyższa jest temperatura, tym więcej pary wodnej może zaabsorbować powietrze. Dodatkowo dla każdej temperatury istnieje taki punkt, w którym powietrze nie może przyjąć więcej pary wodnej. Ten punkt nosi nazwę punktu nasycenia lub punktu rosy. W tym momencie zaczyna się tworzyć kondensat.
Wraz ze wzrostem temperatury, powietrze staje się bardziej zdolne do pomieszczenia pary wodnej. To oznacza, że w cieplejszym powietrzu wilgotność względna jest niższa, ponieważ powietrze może pomieścić więcej pary wodnej. Wniosek jest taki, że temperatura i wilgotność względna są ze sobą ściśle powiązane.
Przykładowe wartości maksymalnej wilgotności bezwzględnej w zależności od temperatury:
| Temperatura | Maksymalna wilgotność bezwzględna |
|---|---|
| -20°C | 1,08 g/m³ |
| -10°C | 2,36 g/m³ |
| 0°C | 4,85 g/m³ |
| +10°C | 9,39 g/m³ |
| +20°C | 17,28 g/m³ |
| +30°C | 30,35 g/m³ |
| +40°C | 51,18 g/m³ |
Temperatura Punktu Rosy
Temperatura punktu rosy to temperatura, do której musimy schłodzić przedmiot, aby na jego powierzchni zaczęła skraplać się zawarta w powietrzu para, tworząc rosę. Nie trzeba jednak tego samodzielnie wyliczać. Istnieją tabele fizyczne, w których zawarte są już punkty rosy dla różnych temperatur. Tabela jest łatwa w zastosowaniu - potrzebna jest tylko temperatura względna i wilgotność powietrza, by móc określić, gdzie znajduje się punkt rosy.
Można łatwo sprawdzić, że jeśli przy temperaturze 25˚C wilgotność względna powietrza wynosi 30%, przy 15˚C osiągnie już 70%. Punkt rosy w tym wypadku to 9˚ - wtedy wilgotność sięga 100% i zaczyna się skraplać w wodę.
Warto zwrócić uwagę, że punkt rosy jest szczególnie istotny w kontekście kondensacji pary wodnej. Jeśli powietrze osiągnie temperaturę równą lub niższą niż punkt rosy, para wodna zacznie się skraplać, co może prowadzić do powstania wilgoci na powierzchniach oraz różnego rodzaju problemów związanych z wilgocią, takich jak pleśń czy korozja.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Wpływ Wilgotności Względnej na Dom i Człowieka
Dopuszczalna wilgotność względna powietrza w mieszkaniach wynosi od 35 do 70%. Jednak optymalna wartość to 40-50%. Zarówno za wysoka, jak i za niska wartość ma bardzo duży wpływ na nasze życie i funkcjonowanie.
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. To może źle działać nie tylko na jedzenie, lecz także meble czy przedmioty codziennego użytku. A to znów bardzo szybko wpływa negatywnie na stan zdrowia.
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.
Przy wilgotności względnej poniżej 30%, wskutek ogrzewania pomieszczeń zimą, występują często objawy odwodnienia wśród ludzi. Wyschnięte śluzówki nie są wtedy w stanie szybko zatrzymać kurzu, zanieczyszczeń i zarazków chorobotwórczych, które przedostają się do dróg oddechowych.
Wilgotność względna ma wpływ na zdrowie człowieka. Zbyt wysoka lub zbyt niska wilgotność powietrza może prowadzić do różnych problemów zdrowotnych. Zbyt suchy lub zbyt wilgotny powietrzem może powodować problemy z oddychaniem. W suchym powietrzu, drogi oddechowe mogą ulec podrażnieniu i osuszeniu, co może prowadzić do kaszlu, bólu gardła i nosa oraz infekcji górnych dróg oddechowych.
Pomiary Wilgotności Powietrza
Metodą pomiaru psychometrycznego dokonuje się bezpośredniego pomiaru wilgotności względnej powietrza. Psychrometr składa się zasadniczo z dwóch niezależnych czujników temperatury, z których jeden jest stosowany jako czujnik temperatury "wilgotny", a drugi jako czujnik temperatury "suchy". Czujnik temperatury wilgotności jest otoczony chłonną tkaniną nasączoną wodą.
Przy pomocy psychrometru i starannej obsługi można przeprowadzić dokładne pomiary wilgotności powietrza. Na przykład psychrometry aspiracyjne według Assmanna są stosowane jako uznane na całym świecie urządzenia referencyjne i kontrolne.
Oprócz psychrometrów aspiracyjnych dostępne są również różne wersje wykresów. Zakres zastosowania większości psychrometrów mechanicznych z termometrami szklanymi jest ograniczony do zakresu temperatur pomiaru ≤ 60 °C. Psychrometry elektryczne umożliwiają rozszerzenie zakresu zastosowań. Pomiar temperatury "mokrej" i "suchej głowicy" odbywa się za pomocą termometrów oporowych Pt-100.
Dzięki specjalnej konstrukcji i małej masie własnej pojemnościowych czujników wilgotności uzyskuje się bardzo krótkie czasy reakcji. Ponadto, są one w dużej mierze niewrażliwe na lekkie zabrudzenia i kurz. W celu ochrony przed kontaktem z powierzchniami, czujniki są zamknięte w obudowie z tworzywa sztucznego.
Higrometry to urządzenia służące do pomiaru wilgotności powietrza. Najczęściej stosowane są dwa rodzaje higrometrów: elektroniczne i mechaniczne. Higrometry mechaniczne wykorzystują włókna szklane lub włókna celulozowe, które wchłaniają wilgoć z powietrza i zmieniają swoją długość. Długość ta jest następnie przeliczana na wartość wilgotności względnej.
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.
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.
W przypadku przemysłu wysokich technologii wpływ zmian wilgotności powietrza ma duży udział na poprawność i wydajność procesu, zbyt suche powietrze może powodować pękanie płytek drukowanych, a warstwa farby staje się bardzo krucha.
tags: #wilgotność #względna #definicja
