Как найти абсолютную влажность воздуха
Абсолютная влажность – эта масса водяного пара, которая находится в единице объема этого газа, проще говоря, это плотность водяного пара. В зависимости от температуры эта величина может меняться. Ее можно измерить, получив точку росы или рассчитать через относительную влажность.
Вам понадобится
- — ртутный термометр;
- — герметичный сосуд;
- — таблица зависимости насыщенного водяного пара от температуры;
- — психрометр.
Инструкция
Для непосредственного измерения влажности, отберите пробу воздуха в герметичный сосуд и начинайте охлаждать его. При определенной температуре на стенках сосуда появится роса (пар конденсируется), запишите значение температуры, при котором это произойдет. По специально таблице найдите плотность насыщенного пара при той температуре, что он конденсировался. Это и будет абсолютная влажность воздуха, проба которого отбиралась.
Возьмите чувствительный ртутный термометр, обмотайте пузырек с ртутью тканью. Снимите с него показания после того, как он придет в температурное равновесие с окружающим воздухом. По таблице определите плотность насыщенного пара при температуре, которую показывает термометр. Это и будет абсолютная влажность, но значение будет не очень точным.
Рассчитайте абсолютную влажность при известной относительной влажности. Эта величина измеряется в процентах и показывает, во сколько раз реальная плотность водяного пара в воздухе меньше насыщенного при данной температуре. Для определения абсолютной влажности измерьте температуру воздуха. Затем, по таблице плотности насыщенного пара найдите эту величину для измеренной температуры. Чтобы найти абсолютную влажность, относительную влажность φ умножьте на плотность насыщенного пара при данной температуре ρн и поделите на 100% (ρ= φ∙ ρн/100%).
Пример Относительная влажность при температуре 20ºС составляет 45%. Чтобы получить абсолютную влажность, найдите плотность насыщенного водяного пара при температуре 20 ºС, которую имеет воздух. Эта величина составляет 17,3 г/м³. После этого примените формулу для расчета абсолютной влажности ρ=45∙17,3/100=7,785 г/м³. Это и будет абсолютная влажность воздуха.
Полезный совет
Если относительная влажность воздуха неизвестна, измерьте ее при помощи специального прибора, который называется психрометр.
Источники:
- абсолютная влажность воздуха
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Этот калькулятор переводит относительную влажность воздуха в абсолютную влажность воздуха при заданной температуре и атмосферном давлении. Калькулятор под ним выполняет обратную операцию — переводит абсолютную влажность воздуха в относительную. Немного теории и формулы находятся под калькулятором.
Абсолютная влажность воздуха
Относительная влажность воздуха, процентов
Температура воздуха, градусов Цельсия
Единицы измерения давления
Точность вычисления
Знаков после запятой: 3
Абсолютная влажность воздуха, кг/м3
Относительная влажность воздуха
Абсолютная влажность воздуха, кг/м3
Температура воздуха, градусов Цельсия
Единицы измерения давления
Относительная влажность воздуха, %
Начнем с нескольких определений
Относительная влажность воздуха — отношение парциального давления водяного пара к его предельному значению (давлению насыщенного водяного пара) над плоской поверхностью чистой воды, при постоянном давлении и температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность показывает соотношение между количеством водяного пара в воздухе и количеством водяного пара в воздухе в состоянии насыщение, то есть максимальным количеством водяного пара, который может содержаться в воздухе при данной температуре и давлении.
Абсолютная влажность воздуха — масса водяного пара в единице объема влажного воздуха. Абсолютная влажность показывает количественное содержание воды в воздухе.
Благодаря Всемирной метеорологической организации, мы можем найти значение давления насыщенного водяного пара при заданной температуре и давлении (подробнее смотри Давление насыщенного водяного пара).
Зная давление насыщения и относительную влажность, мы можем найти соответствующее давление водяного пара.
Перейти к абсолютной влажности поможет известное уравнение Менделеева-Клапейрона.
В нашем случае это будет
где R — универсальная газовая постоянная, равная 8313.6, а Rv — газовая постоянная для водяного пара, равная 461.5
Откуда можно выразить соотношение массы к объему:
Вот так — для температуры 25 градусов Цельсия и относительной влажности воздуха 60% мы получаем, что в кубометре воздуха содержится примерно 14 грамм воды, что, в общем-то, соответствует тем таблицам перевода относительной влажности в абсолютную, что я находил.
Если известна относительная влажность воздуха и температура, то по этим двум показателям с помощью ID диаграммы влажного воздуха (диаграмма Молье)
по оси х находим абсолютную влажность в г/кг, затем вычисляем плотность воздуха при этой температуре и переводим, т.е. умножаем на плотность воздуха, при этом получается абсолютная влажность на 1 м3 воздуха.
плотность воздуха вычисляем по формуле — pV=(m/M)RT. M – это молярная масса воздуха. Это величина постоянная и составляет 0,029 кг/моль. R – универсальная газовая постоянная, тоже известная величина – 8,31 Дж/(Моль*К)
Вода покрывает две трети поверхности Земли.
С поверхностей рек, морей, водоёмов при любой температуре происходит испарение. Следовательно, в воздухе постоянно находится водяной пар. Наличие водяного пара в воздухе и показывает влажность воздуха.
Для определения содержания влаги в воздухе используют понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность
ρ
показывает, какая масса водяного пара содержится в единице объёма воздуха, то есть плотность водяного пара:
([rho]=frac{1~кг}{1~м^3}).
В справочных таблицах используют значение плотности водяного пара: ([rho]=frac{1~г}{1~м^3}).
Насыщенный пар — это пар, в котором количество испаряющихся молекул равно количеству конденсирующихся за единицу времени.
В насыщенный пар можно добавить молекулы пара, но они будут возвращаться в жидкость.
Состояние воздуха описывают относительной влажностью воздуха.
Относительная влажность воздуха
ϕ
— это отношение абсолютной влажности воздуха
ρ
к плотности
ρ0
насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах:
ϕ=ρρ0⋅100%
.
Из формулы следует: чем больше абсолютная влажность воздуха (т.е. плотность водяного пара) при данной температуре, тем выше относительная влажность (значение приближается к 100%). Из этого следует, что пар приближается к состоянию насыщения, и станет насыщенным при относительной влажности 100%.
Всем доводилось наблюдать, когда при проветривании кабинета окно запотевает. Как правило, это случается зимой. При охлаждении воздуха до определенной температуры водяной пар может стать насыщенным. В этом случае может появиться роса или туман.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.
Точкой росы также характеризуется влажность воздуха.
Источники:
http://nearestspace.cc.ua/p/e.png Земля
http://www.topoboi.com/pic/201310/1024×600/topoboi.com-21824.jpg роса
https://w-dog.net/wallpaper/tree-fog-rapeseed-nature-landscape/id/312476/ туман
У меня имеется цифровая метеостанция с беспроводным датчиком, расположенным вне помещения. На фотографии: в верхнем правом квадранте отображается температура и относительная влажность вне помещения (6,2°C/94%) и в помещении (21,6°C/55%).
Я считаю, что эта разница (в помещении и вне) очень важна для определенных целей. Давайте посмотрим на цифры. Когда я смотрю на показания, то всегда задаюсь вопросом о том, различается ли количество водяного пара в воздухе внутри и вне помещения? Простой вопрос, а ответ потребует некоторых рассуждений. За основание возьмем уравнение идеального газа; для вычисления абсолютной влажности по температуре и относительной влажности необходим еще специальный алгоритм расчета давления насыщенного пара как функции от температуры. А это не очень простая вещь.
Формула для вычисления абсолютной влажности
В формуле ниже, температура (Т) измерена в градусах Цельсия, относительная влажность (rh) — в %, а е — это основание натурального логарифма 2,71828 [возведенное в степень, указанную в скобках]:
Абсолютная влажность (г/м3) =
6,112 x e^[(17,67 x T)/(T+243,5)] x rh x 18,02
(273,15+T) x 100 x 0,08314
что упрощается до
Абсолютная влажность (г/м3) =
6,112 x e^[(17,67 x T)/(T+243,5)] x rh x 2,1674
(273,15+T)
Точность этой формулы в пределах 0,1% на диапазоне температур от –30°C до +35°C
[Text edited 30.08.2021: This formula includes an expression for saturation vapor pressure (Bolton 1980) accurate to 0,1% over the temperature range -30°C≤T≤35°C]
– – – –
формат gif
формат jpg
– – – –
Дополнительные примечания для студентов
Стратегия вычисления абсолютной влажности, определяемой как плотность водяного пара (г/м3) по температуре (Т) и относительной влажности (rh):
1. Водяной пар — это газ, поведение которого при обычной температуре атмосферы приближено к поведению идеального газа.
2. Применимо уравнение идеального газа PV = nRT. Газовая постоянная R и переменные T и V в этом случае известны (Т измерена, V = 1 m3). Для вычисления n необходимо рассчитать Р.
3. Чтобы получить значение Р можно применить следующий вариант формулы [см. eq.10] Магнуса-Тетенса, которая дает давление насыщенного пара Psat (гектопаскали) как функцию от температуры Т (в градусах Цельсия):
Psat = 6,112 x e^[(17,67 x T)/(T+243,5)]
4. Psat — это давление при относительной влажности 100%. Для вычисления давления P при любом значении относительной влажности, выраженном в %, мы умножаем выражение для Psat на коэффициент (rh/100):
P = 6,112 x e^[(17,67 x T)/(T+243,5)] x (rh/100)
5. Теперь мы знаем P, V, R, T и можем вычислить n, а это и есть количество водяного пара в молях. Значение затем умножается на 18,02 — это молекулярный вес воды. Ответ получается в граммах.
6. Обобщение:
Формула абсолютной влажности получена из уравнения идеального газа. Она выражает n всего через две переменные: температуру (Т) и относительную влажность (rh). Давление вычисляется как функция от обеих этих переменных; объем указан (1 m3), а газовая постоянная R известна.
– – – –
ОБНОВЛЕНИЯ
– – – –
YouTube: Умный гараж, часть 3, Управление вытяжным вентилятором в подвале
– – – –
Игорь пользуется моей формулой, чтобы поддерживать ячейку погреба сухой.
Октябрь 2016: Я впечатлился системой управления влажностью основания здания, разработанной Игорем, и даже опубликовал отчет на форуме Amperka.ru.
Внутри короткой трубки установлен вентилятор с круговым уплотнением, распечатанным на 3D-принтере. Вентилятор замещает воздух, находящийся в основании, на воздух снаружи. Он включается, если абсолютная влажность в ячейке выше, чем на улице на 0,5 г/м3. Предполагается, что температура снаружи ниже. Это как раз и гарантирует, что вода в ячейке превращается в пар и вытягивается, а обратный процесс не может произойти.
Полное описание с набором отличных фотографий → здесь
– – – –
Формула нашла применение и в блоках управления влажностью
Август 2015: ПО с открытым исходным кодом (проект Arduino) также использует в микроконтроллере управления влажностью основания здания мою формулу для расчета абсолютной влажности:
«Вся идея состоит в том чтобы измерить температуру и относительную влажность в подвале и на улице, на основании температуры и относительной влажности рассчитать абсолютную влажность и принять решение о включении вытяжного вентилятора в подвале. Теория для расчета изложена здесь – carnotcycle.wordpress.com/2012/08/04/how-to-convert-relative-humidity-to-absolute-humidity/.»
Дополнительные фотографии по ссылке http://arduino.ru/forum/proekty/kontrol-vlazhnosti-podvala-arduino-pro-mini
Обновить 2020: https://githubmate.com/repo/pav2000/Dehumidifier-2.0
– – – –