Wilgotność Względna i Bezwzględna Powietrza: Przeliczanie i Wzory
- 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.
Wilgotność Bezwzględna Powietrza
Wilgotność bezwzględna powietrza, czyli zawartość pary wodnej w powietrzu. Podawana jest w gramach na metr sześcienny (czyli g/m³).
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 bezwzględna powietrza nie jest dla nas szczególnie istotną miarą. W zasadzie może dotyczyć wyłącznie meteopatów, jest bowiem zależna od pogody. Będzie bardzo wysoka w czasie deszczowych i pochmurnych dni lub bardzo niska w czasie bardzo słonecznej i gorącej pogody.
Maksymalna ilość pary wodnej, jaka może znajdować się w powietrzu, zależy przede wszystkim od temperatury powietrza. W powietrzu ciepłym można „rozpuścić” oczywiście więcej pary wodnej. Podobnie jak w ciepłej wodzie można rozpuścić więcej cukru.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Na przykład, w metrze sześciennym powietrza o temperaturze:
- -20°C, można „rozpuścić” maksymalnie 1,08 grama pary wodnej.
- +20°C - aż 17,28 gramów.
Po przekroczeniu tych wartości, następuje jednak skraplanie się wody. Dlatego może objawiać się to w postaci kropel rosy czy mgły. Punkt ten nazywany jest oczywiście temperaturą punktu rosy. Wyjątkiem jest powstanie pary przechłodzonej (czyli pary przesyconej), z powodu braku centrów kondensacji.
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 |
Wilgotność Względna Powietrza
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 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.
Wilgotność względna powietrza powyżej 60% powoduje przede wszystkim korozję stali, utlenianie metali, możliwość rozwoju grzybów. Dlatego wilgotność względna nie powinna stale przekraczać 60%.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Jednakże, gdy trzeba przekraczać 60% wilgotności, należy zabezpieczyć środowisko przed rozwojem bakterii i grzybów. W komorach nawilżania stosuje się lampy UV-C, jak również powłoki z jonami srebra.
Np.: przy 20°C 1 kg suchego powietrza może zaabsorbować do 14.5 g wody. Jeżeli 1kg powietrza przy 20°C zawiera maksymalną ilość wody czyli 14.5 g wówczas mówimy, że zostało osiągnięte 100% wilg. wzgl. Natomiast jeżeli taka sama ilość powietrza zawiera np. 5.0 g wody przy 20°C to dzieląc tą wartość przez ilość wody która może zaabsorbować do stanu nasycenia w tej temperaturze uzyskamy: 5.0/14.5 = 0,34 (34%). Zatem jest to powietrze z 34% wilg.
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. Jest to wyliczenie poziomu 100%, dzięki któremu jest możliwość wyliczenia, ile wynosi obecny poziom wilgotności względnej powietrza.
Wzór przedstawia się następująco:
Gdzie:
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
- y - wilgotność bezwzględna powietrza
- m - masa pary wodnej
- ymax - wilgotność maksymalna, ilość pary wodnej w powietrzu, po której następuje skraplanie.
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.
Wpływ Wilgotności Względnej Powietrza 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.
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.
W zależności od temperatury lub wilgotności krążącego powietrza, pewna ilość pary wodnej jest uwalniana przez odparowanie poprzez niezbędny przepływ powietrza. Powoduje to zauważalne schłodzenie powierzchni wilgotnego termometru (temperatura mokrej główki). W tym samym czasie za pomocą drugiego czujnika temperatury mierzona jest temperatura powietrza otoczenia (temperatura "sucha"). Temperatura mokrego termometru to najniższa temperatura, do jakiej można schłodzić ciało przy pomocy parowania w danej wilgotności powietrza i ciśnieniu atmosferycznym.
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.
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.
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. Tym samym produkt staje się wadliwy i bezużyteczny.
Zbyt niski poziom wilgotności w pomieszczeniach serwerowni jest przyczyną gwałtownego wzrostu ładunków elektrostatycznych. Obniżenie poziomu wilgotności względnej poniżej 30% powoduje niekontrolowane wyładowania a co za tym idzie może spowodować uszkodzenie drogocennego sprzętu informatycznego i utratę drogocennych danych.
Jak widać można wymieniać wiele branż, w których wilgotność powietrza ma znaczący wpływ na jakość i bezpieczeństwo procesów technologicznych. Wszystkie te przypadki wymagają więc utrzymania stabilnej atmosfery otoczenia, co wymusza stosowanie nawilżania powietrza klimatyzowanych obiektów.
tags: #wilgotność #względna #i #bezwzględna #przeliczanie #wzory
