Wilgotność względna i temperatura: zależność, wykres, wzór, wykres

W tym artykule omówiono zależność między wilgotnością względną a temperaturą. Wilgotność można zdefiniować jako obecność kropel wody w powietrzu, co czyni je mieszaniną powietrzno-wodną.

Wilgotne powietrze ma charakter wilgotny. W tym artykule zajmiemy się wpływem temperatury na wilgotność względną. Mówiąc najprościej, wilgotność względna i temperatura są do siebie odwrotnie proporcjonalne. Powód tego omówiono w dalszej części tego artykułu.

Co to jest wilgotność względna?

Wilgotność względna to stosunek ilości wody obecnej w mieszaninie powietrze-woda do maksymalnej ilości wody, która może być obecna w mieszaninie powietrze-woda. Reprezentuje względną ilość pary, którą można dodać aż do nasycenia.

W prostych słowach możemy powiedzieć, że jest to miara ilości wody obecnej w mieszaninie powietrze-woda w stosunku do maksymalnej ilości wody, którą można dodać do mieszaniny. Zobaczmy wzór na wilgotność względną w następnej sekcji, aby wszystko było bardziej jasne.

Wzór na wilgotność względną

W powyższym rozdziale omówiliśmy definicję wilgotności względnej. Aby wyjaśnić znaczenie, spójrzmy na wzór wilgotności względnej.

Wzór na wilgotność względną podano w sekcji poniżej-

= P_v/P_s

gdzie,

phi to wilgotność względna

Pv to ciśnienie cząstkowe pary

Ps to ciśnienie nasycenia

Co to jest wilgotność właściwa?

Wilgotność właściwa różni się od wilgotności względnej. Definiuje się ją jako stosunek ilości wody obecnej w mieszaninie powietrze-woda do całkowitej masy mieszaniny powietrze-woda.

Wzór na obliczenie wilgotności właściwej podano w poniższej sekcji:

= m_v/m_a

Gdzie,

omega to wilgotność właściwa

mv to masa pary

ma to masa mieszaniny pary wodnej i powietrza

Relacja wilgotności względnej i temperatury

Wszyscy wiemy, że woda paruje w obecności ciepła lub wyższych temperatur. Zjawisko to można zastosować do określenia związek między temperaturą a wilgotnością względną.

Kiedy mówimy, że obie są odwrotnie proporcjonalne do siebie, oznacza to, że jedna wartość wzrasta, a druga maleje. W takim przypadku wraz ze wzrostem temperatury wartość wilgotności względnej zmniejszy się. I wzajemnie. Powodem jest to, że ciepłe powietrze ma większą zdolność zatrzymywania wilgoci, dlatego zwiększa się mianownik. Jeśli powietrze staje się suche, spada również wartość wilgotności względnej. Wraz ze spadkiem temperatury powietrze staje się wilgotne, a co za tym idzie wzrasta również wartość wilgotności względnej.

Wykres wilgotności względnej i temperatury

Wykres przedstawiający wilgotność względną i temperaturę nazywa się wykresem Molliera lub diagramem Molliera. Reprezentowanych jest również wiele innych wielkości.

Na wykresie widzimy, że krzywa wilgotności względnej ma nachylenie ujemne, gdy idziemy od prawej do lewej. Od prawej do lewej oznacza spadek wartości temperatury. Gdy idziemy od lewej do prawej, czyli gdy zwiększamy temperaturę, wzrasta również wartość wilgotności względnej.

Wzór na wilgotność względną i temperaturę

Aby wyprowadzić a formuła między temperaturą a wilgotnością względną, używamy wielu pojęć z zakresu termodynamiki, głównie prawa gazu doskonałego, prawa termodynamiki, psychrometrii i zachowania masy.

Korzystając z powyższych pojęć otrzymujemy następujący wzór (wzór służy do obliczenia temperatury punktu rosy mieszaniny)-

Tdp = 4030 (Tdb+235)/4030 – (Tdb+235)lnRH - 235

gdzie,

Tdp to temperatura punktu rosy

Tdb to temperatura termometru suchego

RH to wilgotność względna

Wykres wilgotności względnej i temperatury

O wykresie Molliera omówiliśmy już w powyższej sekcji. Wykres Molliera przedstawia zależność między różnymi właściwościami psychrometrycznymi a temperaturą termometru suchego.

Temperatura termometru suchego jest przedstawiona na osi x lub osi poziomej. Wartość temperatury termometru suchego będzie rosła, gdy będziemy przesuwać się od lewej do prawej. Wartość wilgotności względnej spada wraz z ruchem od lewej do prawej strony lub gdy temperatura termometru suchego rośnie. Powodem jest to, że kropelki wody odparowują wraz ze wzrostem temperatury. Podwyższona temperatura powoduje wysuszenie powietrza.

Kredytów obrazka: Markusa Schweissa, HS-Wasserdampf angielski, CC BY-SA 3.0

Czynniki wpływające na wilgotność względną?

Na wilgotność względną wpływa głównie temperatura i położenie geograficzne. Omówiliśmy już wpływ temperatury na wilgotność względną. 

Powietrze jest wilgotne, gdy temperatura jest niższa, a gdy temperatura jest wyższa, powietrze staje się suche, ponieważ zwiększa się zdolność powietrza do zatrzymywania wilgoci. Lokalizacje geograficzne również wpływają na wilgotność względną. Na przykład w pobliżu obszarów przybrzeżnych poziom wilgotności jest bardzo wysoki z powodu parowania. A miejsca oddalone od zbiorników wodnych mają niższy poziom wilgotności.

Co to jest psychrometria?

Psychrometria to badanie właściwości różnych właściwości mieszaniny powietrza i pary wodnej. Właściwości te mogą obejmować określoną wilgotność, temperaturę punktu rosy, temperaturę termometru wilgotnego, wilgotność względną itp.

Ta gałąź termodynamiki ma ważne zastosowania w przemyśle chłodniczym i klimatyzacyjnym. Bardzo ważne jest utrzymanie odpowiedniej wilgotności w niektórych miejscach. Nadmierny poziom wilgotności może prowadzić do poważnych uszkodzeń i awarii. Podobnie brak wilgoci może również zaszkodzić rozważanemu systemowi.

Jaka jest temperatura mokrego termometru?

 Sama nazwa sugeruje, że temperatura mokrego termometru jest związana z wilgotnością żarówki. Jest to temperatura, którą pokazuje termometr, gdy jego bańka jest przykryta wilgotną szmatką.  

Z powodu mokrej szmatki temperatura nieznacznie spada ze względu na absorpcję ciepła przez cząsteczki wody na szmatce. Te cząsteczki wody odpowiadają za wzrost poziomu wilgotności względnej w systemie. Należy pamiętać, że temperatura termometru wilgotnego jest zawsze niższa lub równa temperaturze termometru suchego. Temperatura termometru suchego i wilgotnego są równe w momencie nasycenia.

Co to jest diagram Molliera?

Diagram Molliera jest graficzną reprezentacją różnych właściwości psychrometrycznych zmieniających się wraz z temperaturą termometru suchego.

Temperatura termometru suchego jest przedstawiona na osi poziomej. Inne właściwości są szeroko przedstawione na wykresie. Jak na przykład wilgotność właściwa jest wykreślana jako linie poziome i względne Linie wilgotności są wykreślone ukośnie tak, że linie przechylają się w lewo.