Атмосфера нашей планеты характеризуется многими весьма важными параметрами. Однако одним из ключевых следует считать показатель влажности окружающего воздуха, зависящий от процентного содержания водяного пара. То есть абсолютная влажность воздуха — это количество влаги в одном кубометре воздушной массы.
Важность измерения параметров воздуха
Концепция значимости того, что показывает абсолютная влажность воздуха, лежит в плоскости понимания процесса попадания водяных паров в окружающие нас воздушные массы. Общеизвестно, что подавляющая часть земной поверхности покрыта непрерывно испаряющимися водами Мирового океана. Несмотря на то что интенсивность этого процесса существенно отличается в зависимости от климатической зоны, среднесуточных показателей температуры, наличия и направления движения воздушных масс, то есть ветров и т. д.
Благодаря школьному курсу химии нам известно, что атмосферные воздушные массы состоят из:
- кислорода;
- азота;
- углекислого газа;
- незначительное количество (не более 1%) иных газов;
- примеси и водяной пар.
При этом именно водяной пар, вернее, его количество в воздухе и определяет его влажность. Это один из ключевых параметров, практически полностью определяющий погодные условия той или иной местности.
Важно, что эта величина не является равной постоянному значению и существенно отличается в зависимости от высоты над уровнем моря и широты.
Формула, определяющая величину абсолютной влажности воздушных масс окружающей среды, выглядит так: F = m / V, где V обозначает объем массы воздуха в кубических метрах, а m — массовое выражение водяного пара в граммах. Ключевыми факторами, определяющими величину F, следует считать температуру воздушной массы и характеристики адвекционного процесса.
И еще один из наиболее популярных вопросов. Какой микроклимат оптимален для жизнедеятельности человека? Этот показатель должен располагаться в диапазоне от 40 до 60%. Показатели, отличные от указанных, вызывают дискомфортное восприятие человеком окружающих его климатических условий.
Основные термины и определения
Для понимания основных процессов, происходящих в окружающем нас воздухе, следует определиться со специальной терминологией.
Абсолютная влажность — параметр, определяющий фактически содержащуюся массу водяного пара (г) в одном кубическом метре окружающего воздуха. Единицей измерения является г/м3.
Относительная влажность — процентное соотношение значений текущей и максимальной абсолютных влажностей при заданной температуре.
Точкой росы называют температуру газа, при которой происходит его насыщение паром. Дальнейший приток водяного пара или понижение температуры газа сопровождается выпадением конденсата.
Под термином «удельная влажность» понимают весовую долю водяного пара в одном килограмме влажного воздуха, выраженную в граммах.
Средства и способы измерения
Изменения влажности атмосферного воздуха могут ощущаться человеком в процессе его повседневной жизнедеятельности. Например, неплохим индикатором может считаться пышная женская прическа. Однако это ненаучно, поскольку не дает точного, количественного показателя. Поэтому любой физик назовет несколько способов и современных технических приборов, позволяющих получать математически обоснованные результаты. Эти приборы называются психрометр и гигрометр.
Психрометр классический
Наиболее точный и удобный в использовании прибор, измеряющий относительную влажность окружающего воздуха, называется психрометром, в переводе с греческого означающего «холодное измерение».
Конструктивно прибор состоит из закрепленных на общей шкале двух термометров: влажного (обмотан тканью и погружен в воду) и сухого. Испарение влаги с влажного термометра вызывает его охлаждение до момента насыщения, то есть показания прибора фиксируют точку росы. В некоторых источниках этот параметр может обозначаться как «предел охлаждения». Сухой термометр фиксирует реальную температуру.
Вычисление производится по разнице измеренных температур посредством психрометрической таблицы, размещенной на корпусе прибора.
Гигрометры (конденсационный и волосной)
Прибор, характеризующийся сравнительно высокой точностью измерений и достоверностью полученных с его помощью параметров микроклимата обследуемого помещения называется конденсационным гигрометром. Конструктивно этот аппарат состоит из следующих составных частей:
- емкости, наполненной легко испаряющейся жидкостью, как правило, эфиром;
- термометра;
- груши для прокачки атмосферного воздуха через емкость;
- зеркала, для отражения капель конденсата.
Воздух, интенсивно циркулирующий в емкости, вызывает усиленное испарение эфира и, как следствие, снижение его температуры. Температура, зафиксированная в момент появления капель конденсата, и будет являться точкой росы. Полученное значение посредством специальной таблицы переводится в показатель плотности водяного пара в зависимости от температуры и давления.
Самым известным прибором, измеряющим влажность атмосферного воздуха, следует считать гигрометр волосной, ключевым конструктивным элементом которого служит не что иное, как человеческий волос. Отсюда, кстати, и его название. Принцип действия этого прибора основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свои геометрические размеры, в частности, и длину, при увеличении (уменьшении) относительной влажности. Однако следует учитывать достаточно большую погрешность в измерениях волосного гигрометра, что не позволяет с необходимой точностью найти необходимые значения.
Очевидно, что контроль влажности воздуха имеет большое практическое значение в повседневной деятельности человека, поскольку этот параметр является ключевой характеристикой микроклимата. Любое отклонение от установленной нормы негативно сказывается на здоровье находящихся в помещении людей. У них повышается утомляемость, ухудшается память, замедляется мыслительный процесс. И лишь при нормальных значениях этой важной характеристики человеческий организм чувствует себя комфортно.
