Величини, які характеризують вологість повітря
1. Пружність водяної пари е, що знаходиться в повітрі, виражається як тиск повітря в міліметрах або мілібарах і показує парціальний тиск водяної пари, що знаходиться в повітрі. Пружність насичуючої пари Е показує ту граничну величину пружності, яку могла б мати водяна пара при даній температурі.
2. Абсолютна вологість а – це кількість водяної пари, що знаходиться в 1 м³ повітря (г/м³).
Між абсолютною вологістю та пружністю водяної пари існує певне співвідношення.
Вага 1 м³
(щільність) сухого повітря при 0° і при
нормальному тиску
дорівнює 1293 г.
При температурі t
і пружності е
вага 1 м³
сухого повітря буде дорівнювати
г/м³ ,
(10.4)
де α = 0,004 – коефіцієнт об’ємного розширення повітря.
При тих самих умовах вага 1 м³ водяної пари, щільність якої по відношенню до повітря дорівнює 0,622, буде виражатися
г/м³
(10.5)
Якщо е і виразити в міліметрах, то при цьому
і
(10.6)
Якщо ж е і виразити в мілібарах, то при цьому
і
г/м³
(10.7)
Коефіцієнт
близький до одиниці, тому чисельні
значення абсолютної вологості та
пружності водяної пари виражені в
міліметрах і близькі, а при температурі
t = 16,5°
рівні між собою. Внаслідок цього в
метеорологічній практиці пружність
водяної пари часто називають абсолютною
вологістю.
3. Відносна вологість r представляє собою відношення пружності водяної пари, що знаходиться в повітрі, до пружності насичуючої пари при даній температурі, виражене у відсотках:
%
(10.8)
Відносна вологість виражає ступінь насичення повітря водяною парою. Очевидно, що при насиченні е = Е і r = 100%.
4. Недостача насичення або дефіцит вологості d складає різницю між пружністю насичуючої пари Е при даній температурі та пружністю е водяної пари, що знаходиться в повітрі:
(10.9)
5. Питомою вологістю s називається кількість водяної пари, що знаходиться в одному грамі або кілограмі вологого повітря. Питома вологість може бути також виражена відношенням маси водяної пари (в 1 см³ повітря) до маси всього вологого повітря у заданому об’ємі.
Якщо позначимо тиск повітря через р, а пружність водяної пари, що знаходиться в повітрі, через е, то тиск сухого повітря буде складати р – е.
Вага 1 м³ сухого повітря буде
дорівнювати
,
а вага водяної пари в об’ємі 1 м³ при пружності е та температурі t дорівнює
(І)
Загальна вага 1 м³ вологого повітря при пружності водяної пари е, температурі t і тиску р буде дорівнювати сумі мас водяної пари та сухого повітря
(ІІ)
Щоб отримати кількість водяної пари, вираженої в грамах, в 1 г вологого повітря, потрібно масу водяної пари в 1 м³ поділити на масу 1 м³ вологого повітря, виражену в грамах, тобто вираз (І) поділити на (ІІ).
У результаті отримаємо, що питома вологість
г/г .
(10.10)
Оскільки пружність водяної пари е мала в порівнянні з величиною атмосферного тиску р, то з достатньою точністю можна прийняти, що
г/г .
(10.11)
Якщо виражати питому вологість у грамах на 1 кг повітря, то
г/кг
(10.11а)
6. Точкою роси τ називають ту температуру, при якій водяна пара, що знаходиться в повітрі, досягає насичення.
Точку роси визначають із таблиці пружності насичуючої пари, якщо відома величина е.
Оскільки при температурі точки роси водяної пари, що знаходиться в повітрі, стає насиченою, тобто е = Е, то при цьому t = τ. Знайдемо в таблиці величину Е = е і відповідну їй температуру, яка і буде точкою роси.
Наприклад, е = 8,7 мб. Із таблиці знаходимо τ = 5,0°.
7. Гігрометричним багатством f або відношенням суміші називається відношення маси водяної пари до маси сухого повітря в тому ж об’ємі.
Величину f отримаємо, поділивши масу водяної пари на масу сухого повітря в 1 м³ при тиску р і температурі t:
г/г
(10.12)