Quali indicatori caratterizzano l'umidità dell'aria? L'umidità dell'aria è un indicatore importante! Umidità assoluta: definizione e formula

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• fornire assimilazione concetti di umidità dell'aria ;
• sviluppare indipendenza degli studenti;
• pensiero; capacità di trarre conclusioni; sviluppo di abilità pratiche quando si lavora con attrezzature fisiche; spettacolo

applicazione pratica e importanza di questa grandezza fisica. .

Tipo di lezione: lezione sull'apprendimento di nuovo materiale

• Attrezzatura:
• per il lavoro frontale: un bicchiere d'acqua, un termometro, una garza; fili, tavola psicrometrica.

per dimostrazioni: psicrometro, igrometro a capello e a condensazione, pera, alcool.

Avanzamento della lezione

I. Rivedere e controllare i compiti

1. Formulare una definizione dei processi di vaporizzazione e condensazione.

2. Che tipi di vaporizzazione conosci? In cosa differiscono l'uno dall'altro?

3. In quali condizioni avviene l'evaporazione del liquido?

4. Da quali fattori dipende la velocità di evaporazione?

5.Qual è il calore specifico di vaporizzazione?

6. Qual è la quantità di calore fornita durante la vaporizzazione spesa?

7. Perché il cibo hi-fi è più facile da tollerare?

8. L'energia interna di 1 kg di acqua e di vapore alla temperatura di 100 o C è la stessa?

9. Perché l'acqua in una bottiglia ben chiusa con un tappo non evapora? II. Imparare cose nuove

materiale

Il vapore acqueo nell'aria, nonostante le enormi superfici di fiumi, laghi e oceani, non è saturo; Il movimento delle masse d'aria porta al fatto che in alcuni luoghi attualmente l'evaporazione dell'acqua prevale sulla condensazione, e in altri viceversa.

L'aria atmosferica è una miscela di vari gas e vapore acqueo. Viene chiamata la pressione che il vapore acqueo produrrebbe se tutti gli altri gas fossero assenti pressione parziale (O elasticità)

vapore acqueo. La densità del vapore acqueo contenuto nell'aria può essere considerata una caratteristica dell'umidità dell'aria. Questa quantità si chiama umidità assoluta

[g/m3].

Per fare ciò, introdurre un valore che mostri quanto il vapore acqueo a una data temperatura è vicino alla saturazione: umidità relativa.

Umidità relativa dell'aria è chiamato rapporto tra l'umidità assoluta dell'aria alla densità 0 del vapore acqueo saturo alla stessa temperatura, espressa in percentuale.

P è la pressione parziale ad una data temperatura;

P 0 - pressione di vapore saturo alla stessa temperatura;

Umidità assoluta;

0 è la densità del vapore acqueo saturo ad una data temperatura.

La pressione e la densità del vapore saturo a diverse temperature possono essere trovate utilizzando tabelle speciali.

Quando l'aria umida viene raffreddata a pressione costante, la sua umidità relativa aumenta quanto più bassa è la temperatura, tanto più vicina è la pressione parziale del vapore nell'aria alla pressione del vapore saturo.

Temperatura T, a cui l'aria deve essere raffreddata affinché il vapore in essa contenuto raggiunga uno stato di saturazione (a una data umidità, aria e pressione costante) è chiamato punto di rugiada.

Pressione del vapore acqueo saturo a temperatura dell'aria pari a punto di rugiada, è la pressione parziale del vapore acqueo contenuto nell'atmosfera. Quando l'aria si raffredda fino al punto di rugiada, inizia la condensazione del vapore : appare la nebbia, cade rugiada. Il punto di rugiada caratterizza anche l'umidità dell'aria.

L'umidità dell'aria può essere determinata con strumenti speciali.

1. Igrometro a condensazione

Viene utilizzato per determinare il punto di rugiada. Questo è il modo più accurato per modificare l'umidità relativa.

2. Igrometro a capello

La sua azione si basa sulle proprietà dei capelli umani senza grassi Con e si allungano con l'aumentare dell'umidità relativa.

Viene utilizzato nei casi in cui non è richiesta una grande precisione nella determinazione dell'umidità dell'aria.

3. Psicrometro

Tipicamente utilizzato nei casi in cui è richiesta una determinazione abbastanza accurata e rapida dell'umidità dell'aria.

Il valore dell'umidità dell'aria per gli organismi viventi

Ad una temperatura di 20-25°C, l'aria con un'umidità relativa compresa tra il 40% e il 60% è considerata la più favorevole per la vita umana. Quando l'ambiente ha una temperatura superiore a quella del corpo umano, si verifica un aumento della sudorazione. La sudorazione eccessiva porta al raffreddamento del corpo. Tuttavia, tale sudorazione è un onere significativo per una persona.

Anche l'umidità relativa inferiore al 40% a temperature dell'aria normali è dannosa, poiché porta ad una maggiore perdita di umidità negli organismi, che porta alla disidratazione. Umidità dell'aria interna particolarmente bassa in inverno; è del 10-20%. A bassa umidità dell'aria si verifica evaporazione rapida umidità dalla superficie e secchezza della mucosa del naso, della laringe e dei polmoni, che può portare a un deterioramento del benessere. Inoltre, con una bassa umidità dell'aria, i microrganismi patogeni persistono più a lungo nell'ambiente esterno e sulla superficie degli oggetti si accumula più carica statica. Pertanto, in inverno, le aree residenziali vengono umidificate utilizzando umidificatori porosi. Le piante sono buoni umidificatori.

Se l'umidità relativa è elevata, allora diciamo che l'aria umido e soffocante. L'elevata umidità dell'aria è deprimente perché l'evaporazione avviene molto lentamente. La concentrazione di vapore acqueo nell'aria in questo caso è elevata, per cui le molecole dell'aria ritornano al liquido quasi con la stessa rapidità con cui evaporano. Se il sudore evapora lentamente dal corpo, il corpo si raffredda pochissimo e non ci sentiamo molto a nostro agio. Al 100% di umidità relativa, l'evaporazione non può verificarsi affatto: in tali condizioni, i vestiti bagnati o la pelle umida non si asciugheranno mai.

Dal tuo corso di biologia conosci i vari adattamenti delle piante nelle zone aride. Ma le piante sono adattate anche all'elevata umidità dell'aria. Così, la patria di Monstera - l'umida foresta equatoriale di Monstera, con un'umidità relativa vicina al 100%, "piange", rimuove l'umidità in eccesso attraverso i fori nelle foglie - idatodi. Negli edifici moderni, l’aria condizionata viene utilizzata per creare e mantenere negli spazi chiusi un ambiente aereo più favorevole al benessere delle persone. Allo stesso tempo, la temperatura, l'umidità e la composizione dell'aria vengono regolate automaticamente.

L'umidità dell'aria è di eccezionale importanza per la formazione del gelo. Se l'umidità è elevata e l'aria è prossima alla saturazione di vapore, quando la temperatura diminuisce, l'aria potrebbe saturarsi e la rugiada inizierà a cadere. Ma quando il vapore acqueo si condensa, viene rilasciata energia (il calore specifico di vaporizzazione a La temperatura prossima a 0°C è 2490 kJ/kg), quindi l'aria sulla superficie del suolo quando si forma la rugiada non si raffredderà al di sotto del punto di rugiada e la probabilità di gelo diminuirà. La probabilità di congelamento dipende, in primo luogo, dalla velocità della diminuzione della temperatura e,

In secondo luogo, dall'umidità dell'aria. È sufficiente conoscere uno di questi dati per prevedere più o meno accuratamente la probabilità del gelo.

Domande di revisione:

1. Cosa si intende per umidità dell'aria?
2. Come si chiama l'umidità assoluta dell'aria?
3. Quale formula esprime il significato di questo concetto? In quali unità è espresso?
4. Cos'è la pressione del vapore acqueo?
5. Cos'è l'umidità relativa?
6. Quali formule esprimono il significato di questo concetto in fisica e meteorologia? In quali unità è espresso?

Umidità relativa 70%, cosa significa?

Come si chiama il punto di rugiada?

Quali strumenti vengono utilizzati per determinare l'umidità dell'aria? Qual è la sensazione soggettiva di umidità dell’aria di una persona? Dopo aver disegnato un'immagine, spiegare la struttura e il principio di funzionamento degli igrometri e degli psicrometri a capello e a condensa. Lavoro di laboratorio n. 4 "Misurazione dell'umidità relativa dell'aria"

Obiettivo: imparare a determinare l'umidità relativa dell'aria,

per dimostrazioni: psicrometro, igrometro a capello e a condensazione, pera, alcool.

sviluppare abilità pratiche quando si lavora con attrezzature fisiche.

Attrezzatura: termometro, benda di garza, acqua, tavolo psicometrico

Prima di eseguire il lavoro, è necessario attirare l'attenzione degli studenti non solo sul contenuto e sullo stato di avanzamento del lavoro, ma anche sulle regole per maneggiare termometri e recipienti di vetro. Si ricorda che per tutto il tempo in cui il termometro non viene utilizzato per le misurazioni, deve rimanere nella sua custodia. Quando si misura la temperatura, il termometro deve essere tenuto dal bordo superiore. Ciò ti consentirà di determinare la temperatura con la massima precisione.

Le prime misurazioni della temperatura dovrebbero essere effettuate con un termometro a bulbo secco. Questa temperatura nell'aula non cambierà durante il funzionamento.

Per misurare la temperatura con un termometro bagnato, è meglio usare un pezzo di garza come panno. La garza assorbe molto bene e sposta l'acqua dal bordo bagnato a quello asciutto. Utilizzando una tavola psicrometrica è facile determinare il valore dell'umidità relativa. Permettere t c = h= 22°C, tm = t2- = 19°C. Poi t = tc

1 Ø =

3 °C.

Utilizzando la tabella troviamo l'umidità relativa. In questo caso è del 76%.

Per fare un confronto, puoi misurare l'umidità relativa all'esterno. Per fare ciò, si può chiedere a un gruppo di due o tre studenti che hanno completato con successo la parte principale del lavoro di effettuare misurazioni simili per strada. L'operazione non dovrebbe richiedere più di 5 minuti. Il valore di umidità risultante può essere confrontato con l'umidità presente nella classe.

Poiché questo lavoro di laboratorio è abbastanza semplice nel contenuto e piccolo nel volume, il resto della lezione può essere dedicato alla risoluzione dei problemi sull'argomento studiato. Per risolvere i problemi non è necessario che tutti gli studenti inizino a risolverli contemporaneamente. Man mano che il lavoro procede, possono ricevere incarichi individualmente.

Si possono suggerire i seguenti semplici compiti:

Fuori fa una fredda pioggia autunnale. In quale caso la biancheria stesa in cucina si asciugherà più velocemente: quando la finestra è aperta o quando è chiusa? Perché?

L'umidità dell'aria è del 78% e la lettura del bulbo secco è di 12 °C. Che temperatura indica il termometro a bulbo umido? (Risposta: 10°C.)

La differenza tra le letture dei termometri a secco e a umido è di 4 °C. Umidità relativa 60%. Quali sono le letture del bulbo secco e umido? (Risposta: t c -l9°С, t m= 10°C.)

Compiti a casa

• Ripeti il ​​paragrafo 17 del libro di testo.
• Compito n. 3. p. 43.

Relazioni degli studenti sul ruolo dell'evaporazione nella vita di piante e animali.

Evaporazione nella vita vegetale

Per la normale esistenza di una cellula vegetale, deve essere saturata d'acqua. Per le alghe è una conseguenza naturale delle condizioni della loro esistenza; per le piante terrestri si ottiene come risultato di due processi opposti: assorbimento dell'acqua da parte delle radici ed evaporazione. Per una fotosintesi di successo, le cellule contenenti clorofilla delle piante terrestri devono mantenere il più stretto contatto con l'atmosfera circostante, che fornisce loro l'anidride carbonica di cui hanno bisogno; tuttavia, questo stretto contatto porta inevitabilmente al fatto che l'acqua che satura le cellule evapora continuamente nello spazio circostante, e la stessa energia solare che fornisce alla pianta l'energia necessaria per la fotosintesi, assorbita dalla clorofilla, contribuisce al riscaldamento della foglia , e quindi intensifica il processo di evaporazione.

Pochissime piante, e per di più scarsamente organizzate, come muschi e licheni, possono sopportare lunghe interruzioni dell'approvvigionamento idrico e resistere questa volta in uno stato di completa essiccazione. Delle piante superiori, solo alcuni rappresentanti della flora rocciosa e desertica sono capaci di questo, ad esempio il carice, comune nelle sabbie del deserto del Karakum. Per la stragrande maggioranza delle piante morte, tale essiccamento sarebbe fatale, e quindi il loro deflusso d'acqua è approssimativamente uguale al suo afflusso.

Per immaginare l’entità dell’evaporazione dell’acqua da parte delle piante, facciamo il seguente esempio: in una stagione di crescita, una fioritura di girasole o mais fa evaporare fino a 200 kg o più di acqua, ovvero un grande barile! Con un tale consumo energetico non è necessaria un'estrazione di acqua meno energetica. A questo scopo (il sistema radicale, la cui dimensione è enorme, conta il numero di radici e peli radicali per la segale invernale ha fornito le seguenti cifre sorprendenti: c'erano quasi quattordici milioni di radici, la lunghezza totale di tutte le radici era di 600 km e la loro superficie totale era di circa 225 m 2. Su queste le radici avevano circa 15 miliardi di peli radicali con una superficie totale di 400 m 2.

La quantità di acqua consumata da una pianta durante la sua vita dipende in gran parte dal clima. In un clima caldo e secco le piante consumano non meno, e talvolta anche di più, acqua che in un clima più umido, queste piante hanno un apparato radicale più sviluppato e superfici fogliari meno sviluppate; Le piante nelle foreste tropicali umide e ombrose e sulle rive dei corpi idrici utilizzano la minima quantità di acqua: hanno foglie sottili e larghe e sistemi radicali e conduttivi deboli. Le piante delle zone aride, dove c'è pochissima acqua nel terreno e l'aria è calda e secca, hanno vari metodi di adattamento a queste condizioni difficili. Interessanti le piante del deserto. Questi sono, ad esempio, i cactus, piante con tronchi spessi e carnosi, le cui foglie si sono trasformate in spine. Hanno una superficie piccola e di grande volume, coperture spesse, poco permeabili all'acqua e al vapore acqueo, con pochi stomi, quasi sempre chiusi. Pertanto, anche in condizioni di caldo estremo, i cactus fanno evaporare poca acqua.

Altre piante della zona desertica (spina di cammello, erba medica della steppa, assenzio) hanno foglie sottili con stomi spalancati, che si assimilano ed evaporano vigorosamente, grazie alle quali la temperatura delle foglie si riduce significativamente. Spesso le foglie sono ricoperte da uno spesso strato di peli grigi o bianchi, che rappresentano una sorta di schermo traslucido che protegge le piante dal surriscaldamento e riduce l'intensità dell'evaporazione.

Molte piante del deserto (erba piuma, erba aromatica, erica) hanno foglie dure e coriacee. Tali piante possono tollerare l'avvizzimento a lungo termine. In questo momento, le foglie si arricciano in un tubo, con gli stomi situati al suo interno.

Le condizioni di evaporazione cambiano radicalmente in inverno. Le radici non possono assorbire l'acqua dal terreno ghiacciato. Pertanto, a causa della caduta delle foglie, l'evaporazione dell'umidità da parte della pianta viene ridotta. Inoltre, in assenza di foglie, sulla corona rimane meno neve, proteggendo le piante dai danni meccanici.

Il ruolo dei processi di evaporazione per gli organismi animali

L'evaporazione è il metodo più facilmente regolabile per ridurre l'energia interna. Qualsiasi condizione che renda difficile l’accoppiamento interrompe la regolazione del trasferimento di calore dal corpo. Quindi, pelle, gomma, tela cerata, indumenti sintetici rendono difficile la regolazione della temperatura corporea.

La sudorazione gioca un ruolo importante nella termoregolazione del corpo; garantisce la costanza della temperatura corporea di una persona o di un animale. A causa dell'evaporazione del sudore, l'energia interna diminuisce, grazie alla quale il corpo si raffredda.

L'aria con un'umidità relativa compresa tra il 40 e il 60% è considerata normale per la vita umana. Quando l'ambiente ha una temperatura superiore a quella del corpo umano, si verifica un aumento. La sudorazione eccessiva porta al raffreddamento del corpo e aiuta a lavorare in condizioni di alta temperatura. Tuttavia, una sudorazione così attiva è un peso significativo per una persona! Se allo stesso tempo l'umidità assoluta è elevata, vivere e lavorare diventa ancora più difficile (tropici umidi, alcuni laboratori, ad esempio la tintoria).

Anche l'umidità relativa inferiore al 40% a temperature dell'aria normali è dannosa, poiché porta ad una maggiore perdita di umidità dal corpo, con conseguente disidratazione.

Alcuni esseri viventi sono molto interessanti dal punto di vista della termoregolazione e del ruolo dei processi di evaporazione. È noto, ad esempio, che un cammello può restare senza bere per due settimane. Ciò è spiegato dal fatto che utilizza l'acqua in modo molto economico. Un cammello suda appena anche a quaranta gradi. Il suo corpo è ricoperto di peli folti e densi: la lana lo preserva dal surriscaldamento (sul dorso di un cammello in un pomeriggio afoso si riscalda fino a ottanta gradi e la pelle sotto è solo fino a quaranta!). La lana impedisce anche l'evaporazione dell'umidità dal corpo (in un cammello tosato la sudorazione aumenta del 50%). Un cammello non apre mai la bocca, nemmeno nel caldo più intenso: del resto dalla mucosa del cavo orale, se si apre bene la bocca, fa evaporare molta acqua! La frequenza respiratoria del cammello è molto bassa: 8 volte al minuto. Per questo motivo, meno acqua lascia il corpo con l'aria. Nella stagione calda, tuttavia, la sua frequenza respiratoria aumenta fino a 16 volte al minuto. (Confronta: nelle stesse condizioni, un toro respira 250 volte e un cane - 300-400 volte al minuto.) Inoltre, la temperatura corporea del cammello scende di notte a 34°, e durante il giorno, con il caldo, sale a 40-41°. Questo è molto importante per risparmiare acqua. Il cammello ha anche un dispositivo molto interessante per immagazzinare l'acqua per un uso futuro. È noto che il grasso, quando "brucia" nel corpo, produce molta acqua: 107 g da 100 g di grasso. Così, se necessario, un cammello può estrarre dalle sue gobbe fino a mezzo quintale d'acqua.

Dal punto di vista dell'economia nel consumo di acqua, i jerboa jumper americani (ratti canguro) sono ancora più sorprendenti. Non bevono mai affatto. I ratti canguro vivono nel deserto dell'Arizona e masticano semi ed erba secca. Quasi tutta l'acqua presente nel loro corpo è endogena, cioè prodotto nelle cellule durante la digestione del cibo. Gli esperimenti hanno dimostrato che da 100 g di orzo perlato, somministrato ai ratti canguro, hanno ricevuto, dopo averlo digerito e ossidato, 54 g di acqua!

Le sacche d'aria svolgono un ruolo importante nella termoregolazione degli uccelli. Nella stagione calda, l'umidità evapora dalla superficie interna delle sacche d'aria, contribuendo a raffreddare il corpo. In relazione a ciò, l'uccello apre il becco quando fa caldo. (Katz //./> Biofisica nelle lezioni di fisica. - M.: Education, 1974).

N. Lavoro indipendente

Quale quantità di calore rilasciata combustione completa di 20 kg di carbone? (Risposta: 418 MJ)

Quanto calore verrà rilasciato durante la combustione completa di 50 litri di metano? Supponiamo che la densità del metano sia 0,7 kg/m3. (Risposta: -1.7 MJ)

Su una tazza di yogurt c'è scritto: valore energetico 72 kcal. Esprimere il valore energetico del prodotto in J.

Il valore calorico della dieta quotidiana per gli scolari della tua età è di circa 1,2 MJ.

1) Ti bastano 100 g di ricotta grassa, 50 g di pane integrale, 50 g di manzo e 200 g di patate? Dati aggiuntivi richiesti:

• ricotta grassa 9755;
• pane integrale 9261;
• manzo 7524;
• patate 3776.

2) Ti basta consumare durante la giornata 100 g di pesce persico, 50 g di cetrioli freschi, 200 g di uva, 100 g di pane di segale, 20 g di olio di semi di girasole e 150 g di gelato?

Calore specifico di combustione q x 10 3, J/kg:

• pesce persico 3520;
• cetrioli freschi 572;
• uva 2400;
• pane di segale 8884;
• olio di semi di girasole 38900;
• gelato cremoso 7498. ,

(Risposta: 1) Consumo di circa 2,2 MJ - sufficiente; 2) Consumato A 3,7 MJ sono sufficienti.)

Quando ti prepari per le lezioni, in due ore spendi circa 800 kJ di energia. Riacquisterai le tue energie bevendo 200 ml di latte scremato e mangiando 50 g di pane integrale? La densità del latte scremato è di 1036 kg/m3. (Risposta:È sufficiente circa 1 MJ consumato.)

L'acqua del bicchiere veniva versata in un recipiente riscaldato dalla fiamma di una lampada ad alcool ed evaporava. Calcolare la massa di alcol bruciato. Il riscaldamento del recipiente e le perdite dovute al riscaldamento dell'aria possono essere trascurati. (Risposta: 1,26 g.)

• Quale quantità di calore verrà rilasciata durante la combustione completa di 1 tonnellata di antracite? (Risposta: 26.8. 109 J.)
• Quale massa di biogas deve essere bruciata per rilasciare 50 MJ di calore? (Risposta: 2 kg.)
• Quanto calore verrà rilasciato durante la combustione di 5 litri di olio combustibile? Zattera ness prendere olio combustibile pari a 890 kg/m 3. (Risposta: circa 173 MJ.)

Sulla scatola dei cioccolatini c'è scritto: contenuto calorico 100 g 580 kcal. Esprimere il contenuto nilor del prodotto in J.

Studia le etichette dei diversi prodotti alimentari. Annotare l'energia Io, con qual è il valore (contenuto calorico) dei prodotti, esprimendolo in joule o k-Yuri (kilocalorie).

Andando in bicicletta in 1 ora si consumano circa 2.260.000 J di energia. Ripristinerai i tuoi livelli di energia se mangi 200 g di ciliegie?

Umidità dell'aria. Per caratterizzare l'umidità dell'aria vengono utilizzati i seguenti concetti: pressione del vapore acqueo, umidità assoluta, umidità relativa fisiologica, deficit di saturazione e punto di rugiada.

La tensione di vapore nell'aria è la tensione del vapore acqueo espressa in unità di pressione (mm Hg, bar, N/m 52 0). Si chiama l'elasticità del vapore acqueo nello stato di saturazione dell'aria massima elasticità, o elasticità di saturazione a una data temperatura. Ad ogni temperatura corrisponde una certa quantità massima di vapore acqueo, oltre la quale l'aria non può assorbire. Il superamento di questo limite provoca la caduta dall'aria di condensa e goccioline d'acqua liquida.

L'umidità assoluta è il contenuto di vapore acqueo, espresso in grammi per 1 m 3, in millimetri di pressione del mercurio o nel sistema SI - in pascal (1 Pa = N/m2).

L'umidità relativa è il rapporto tra la pressione effettiva del vapore acqueo nell'aria e la pressione di saturazione ad una determinata temperatura, espressa in percentuale.

Il deficit di saturazione è la differenza tra l'elasticità di saturazione e l'effettiva pressione di vapore nell'aria o tra i valori di umidità massima e assoluta.

Il punto di rugiada è la temperatura alla quale l'umidità assoluta dell'aria raggiunge la saturazione, cioè diventa massima.

Umidità relativa fisiologica) è il rapporto tra la quantità di vapore acqueo effettivamente contenuta nell'aria e la quantità massima che può essere contenuta nell'aria alla temperatura della superficie del corpo umano e dei polmoni, cioè a 34 e 37 C , rispettivamente (espresso anche in percentuale). L'evaporazione dalla superficie del corpo e delle vie respiratorie a temperature inferiori a queste è possibile, anche se l'aria è completamente satura, poiché, riscaldandosi nelle vie respiratorie e sulla superficie del corpo a 34 e 37 5o 0C, diventa più ad alta intensità di umidità.

L'umidità dell'aria influisce sul trasferimento del calore attraverso l'evaporazione del sudore. La velocità di evaporazione del sudore dipende dalla temperatura, dall'umidità relativa e dalla velocità dell'aria. Maggiore è il deficit di saturazione e maggiore è la velocità del movimento dell'aria, più intensa è l'evaporazione del sudore. In questo caso si perde una tale quantità di calore che l'aria in movimento (vento) ha un effetto benefico anche a temperature notevolmente superiori a quella corporea. È stato accertato che il vento peggiora il benessere e riduce le prestazioni ad una temperatura di 37,0 5o 0C solo in caso di saturazione dell'aria con vapore acqueo al 100%. Con un'umidità dell'aria del 60%, il vento cessa di avere un effetto benefico solo a temperature superiori a 43,3 C e con un'umidità del 30% a temperature superiori a 60 C.

A basse temperature, l'umidità dell'aria ha poco effetto sul trasferimento di calore dalla superficie del corpo a causa del fatto che l'aria gelida, a causa della sua bassa capacità di umidità, anche a piena saturazione, contiene una piccola quantità di vapore acqueo. è consuetudine normalizzare l'umidità relativa perché in base al suo valore è più conveniente giudicare l'influenza dell'umidità, così come di altri fattori ambientali sullo scambio termico umano. Si ritiene che l'umidità relativa ottimale sia compresa tra il 50 e il 60%; un valore inferiore accettabile è 30%, uno superiore è 70%, un valore estremamente inferiore è 10-20% e un valore estremamente superiore è 80-100%. Per uso di misurazione: igrometro, psicrometro.

Velocità dell'aria. Valore igienico. Dipendenza dell'esposizione umana dalla temperatura e dall'umidità dell'aria. Metodi e mezzi di misura. Grado.

Movimento dell'aria. Il fattore principale che determina il movimento dell'aria (vento) è la differenza di pressione e temperatura. Il movimento dell'aria è caratterizzato da velocità, direzione, forma (laminare, turbolenta) e durata. L'aria in movimento influenza notevolmente la quantità di trasferimento di calore per convezione. Per convezione si intende il trasferimento di calore mediante lo spostamento di molecole di aria (e liquidi) in un ambiente con equilibrio termico disturbato. Maggiore è la velocità del movimento dell'aria, maggiore è il trasferimento di calore. L'effetto di raffreddamento del vento aumenta notevolmente a temperature dell'aria negative. La sua velocità di movimento è di circa centesimi di metro al secondo ed è già avvertita da una persona. Va notato che il vento, esercitando una pressione sulla superficie degli indumenti, facilita la penetrazione dell'aria fredda nello spazio sotto gli indumenti e accelera. il raffreddamento generale del corpo. Quando la temperatura ambiente aumenta e la differenza di temperatura diminuisce, la perdita di calore per convezione diminuisce. Se la temperatura dell'aria diventa uguale alla temperatura della pelle (34 C), il trasferimento di calore in questo modo si interrompe del tutto e, se la supera, si verifica un flusso inverso. si stabilisce il calore dall'aria al corpo (riscaldamento per convezione). Tuttavia, l'effetto riscaldante dell'aria in movimento sul corpo si verifica solo se la quantità di calore ceduto dall'aria riscaldata risulta essere maggiore della sua perdita dovuta all'evaporazione del sudore. Ciò si osserva a temperature dell'aria molto elevate (oltre 60 C) o a temperature più basse, ma con un'umidità dell'aria del 100%, quando l'evaporazione del sudore si arresta. In tutti gli altri casi (ovvero quando l'umidità è inferiore al 100% e la temperatura dell'aria è inferiore a 60 C), l'aria in movimento ha un effetto di raffreddamento. L'effetto di raffreddamento dell'aria in movimento viene utilizzato per migliorare le condizioni di vita nei serbatoi e in altri oggetti con fonti di radiazione termica. Il movimento dell'aria allontana il calore in eccesso che cade sulla superficie del corpo, consentendo di lavorare con livelli di irraggiamento superiori al massimo tollerato.

A temperature medie dell'aria (da 18 a 20 C) negli ambienti, la velocità dell'aria ottimale è considerata 0,05 - 0,25 m/s, accettabile - 0,3 m/s. A basse temperature, la velocità massima dell'aria tollerata è di 3-5 m/s. Strumenti di misura: anemometro, catatermometro.

28. Aria degli spazi abitabili chiusi. Motivi che ne modificano la composizione naturale e il livello di inquinamento. Prevenzione degli effetti avversi sull'uomo. L'aria degli ambienti abitativi contiene la stessa quantità di ossigeno, ma non è biologicamente attiva. Manca “qualcosa” di cui il corpo ha bisogno e gli dà vigore e salute. Questo "qualcosa" è l'elettricità atmosferica o, più precisamente, i suoi portatori, gli ioni gassosi. L'uso principale degli ionizzatori è quello di creare negli ambienti una concentrazione ottimale di ioni atmosferici caricati negativamente, necessari per la vita normale. L’aria priva di ioni è “morta”, peggiora la salute e porta a malattie. Qualsiasi malattia inizia con un disordine metabolico nelle cellule del corpo, la cui manifestazione è una diminuzione della loro carica negativa, e questo cambia lo stato colloidale delle cellule, il rilascio del loro contenuto nel flusso sanguigno e la coagulazione intravascolare. La carica negativa delle cellule può essere ripristinata con farmaci (eparina) e inalando aria con un eccesso di ioni di ossigeno negativi. Questi ioni dell'aria, entrando nei polmoni, penetrano nel sangue e si diffondono in tutto il corpo, ripristinando la carica negativa delle cellule, stimolando il metabolismo e avendo un effetto antitrombotico.

Pressione effettiva del vapore acqueo -e - la pressione che esercita si misura in mmHg. o millibar.

Elasticità di V.p. in uno stato di saturazione viene chiamato elasticità di saturazione - E - questa è la massima elasticità della v.p.possibile per un dato t 0. L'elasticità di saturazione aumenta con il t 0 dell'aria: a t 0 più alto l'aria è in grado di trattenere più VP che a t 0 più basso.

Per ogni 10 0 C, l'elasticità di saturazione aumenta di ≈ 2 volte.

Se l'aria contiene v.p. meno di quanto occorre per saturarla ad un dato t 0, si può determinare quanto l'aria è vicina allo stato di saturazione. A questo scopo è determinato umidità relativa - R - (caratterizza il grado di saturazione dell'aria con vapore acqueo).

r = e/E ∙ 100%

Quando è saturo e = E E r = 100%

Umidità assoluta dell'aria - densità del vapore acqueo -UN (espresso in grammi per 1 m 3 di aria).

Carenza di umidità D - differenza tra elasticità di saturazione E e la pressione effettiva del vapore e ad una data aria t 0.

D = E - e

Punto di rugiada τ - t 0 al quale la v.p. contenuta nell'aria Potrebbe saturare l'aria.

Condensazione- il passaggio dell'acqua dallo stato gassoso a quello liquido avviene in atm. sotto forma di formazione di minuscole goccioline con un diametro di diversi micron. Le goccioline più grandi si formano quando i cristalli di ghiaccio più piccoli si uniscono o si sciolgono.

In aria satura di vapore acqueo quando t 0 dell'aria diminuisce fino al punto di rugiada τ o aumentando il numero di vp in esso contenuti. sta accadendo condensazione, a t 0 sotto 0 0 C, l'acqua bypassando lo stato liquido può trasformarsi in un solido, formando cristalli di ghiaccio; questo processo si chiama sublimazione.

La condensazione e la sublimazione possono avvenire nell'aria sui nuclei di condensazione, sulla superficie terrestre e su vari oggetti. I nuclei di condensazione più importanti sono particelle di sali igroscopici solubili, soprattutto sale marino (entrano nell'aria quando il mare è agitato, quando ci sono spruzzi d'acqua di mare, ecc.).

Quando t 0 dell'aria raffreddata dalla superficie sottostante raggiunge il punto di rugiada, rugiada, brina, brina, liquidi e solidi (ghiaccio) si depositano e il ghiaccio si deposita da esso sulla superficie fredda.

4. Nuvole e loro formazione, struttura, struttura, livelli.

Se la condensazione (sublimazione) del vapore acqueo avviene ad una certa altezza sopra la superficie, allora nuvole Differiscono dalle nebbie per la loro posizione nell'atmosfera, la struttura fisica e la varietà delle forme.

Nuvole - accumulo di prodotti di condensazione e sublimazione, la loro comparsa è associata al raffreddamento adiabatico dell'aria ascendente. L'aria che sale si raffredda gradualmente e raggiunge il confine dove la sua t0 diventa uguale al punto di rugiada. Questo confine si chiama livello di condensa. Al di sopra di esso si possono formare nubi in presenza di nuclei di condensazione. La base delle nubi coincide con il livello di condensazione. La cristallizzazione avviene a t 0 sotto -10 0 C. Scendendo sotto la cond. Le goccioline delle nuvole possono evaporare.

Le nuvole sono trasportate dalle correnti d'aria. Se l'umidità relativa nell'aria contenente nuvole lo è diminuisce allora possono evaporare. In determinate condizioni, alcuni elementi si offuscano ingrandisce, diventa più pesante e può cadere dalla nuvola sotto forma di precipitazioni.

In base alla loro struttura, le nuvole si dividono in 3 classi:

1) acqua (goccioline) - a t 0 positivo sono costituiti da goccioline con un diametro di millesimi e centesimi di mm, a t 0 negativo sono costituiti da goccioline superraffreddate;

2) ghiaccio (cristallino) - formato a t 0 sufficientemente basso;

3) misto - costituito da una miscela di gocce superraffreddate e cristalli di ghiaccio, formati a t0 moderatamente negativi.

Le forme delle nuvole sono molto diverse. Nella moderna classificazione internazionale, sono divisi in 10 generi, in cui si distingue un numero significativo di specie, varietà e caratteristiche aggiuntive.

Classificazione internazionale delle nubi.

Le nubi di questi generi si trovano ad altitudini comprese tra il livello del mare e la tropopausa. Convenzionalmente, ci sono 3 livelli, i confini dei livelli dipendono dalla latitudine geografica e dalle condizioni t 0.

Lo strato superiore di nuvole: latitudini polari - 3-8 km, moderate - 5-13 km, tropicali - 6-18 km.

Strato intermedio di nuvole: latitudini polari - 2-4 km, moderate - 2-7 km, tropicali - 2-8 km.

Strato inferiore di nuvole: a tutte le latitudini - fino a 2 km.

Le principali famiglie e tipologie di nubi e le condizioni per la loro formazione.

In base alla loro altezza e aspetto, le nuvole sono raggruppate in 4 famiglie:

IV semestre - nubi a sviluppo verticale

I 10 principali generi di nuvole sono raggruppati nelle famiglie come segue.

I semestre - nubi di livello superiore

1. pennato - Cirrus (Ci)

2. Cirrocumulo (Cc)

3. cirrostrato - Cirrostatus (Cs)

II semestre - nubi di medio livello

4. altocumuli - Altocumuli (Ac)

5. altamente stratificato - Altoostatus (As) (può penetrare nel livello superiore)

III semestre - Nuvole di bassa quota

6. stratocumulo - Stratocumulo (Sc)

7. stratificato - Stratus (St)

8. strati - nimbostratus (Ns) (quasi sempre situato nel livello inferiore, ma solitamente penetra nei livelli sovrastanti)

IV semestre - nubi a sviluppo verticale (le basi giacciono nella fascia inferiore, le cime raggiungono le posizioni delle nubi della fascia superiore)

9. cumulo - Cumulo (Cu)

10. cumulonembo - Cumulonembo (compresi temporali e rovesci)

La natura e la forma delle nuvole sono determinate da processi che causano il raffreddamento dell'aria, portando alla formazione delle nuvole.

Esistono diversi tipi genetici di nuvole.

I. Nubi convettive(cumuliformi) si formano per convezione, quando viene riscaldata una superficie non uniforme: 1) intramassa(relativo ai processi all'interno delle masse d'aria); 2) frontale(si verificano a causa di processi associati ai fronti, cioè ai confini tra le masse d'aria); 3) orografico(formato quando l'aria scorre sui pendii di montagne e colline).

II. nuvole ondulate si verificano prevalentemente sotto lo strato di inversione (strato, stratocumulo, altostrato). Nelle masse d'aria stabili, il processo principale di sviluppo delle nuvole è il debole trasferimento turbolento del vapore acqueo insieme all'aria dalla superficie terrestre verso l'alto e il suo successivo raffreddamento adiabatico.

III. Nuvole ascendenti (strati)- si tratta di enormi sistemi nuvolosi allungati lungo fronti caldi o freddi (particolarmente pronunciati nel caso di un fronte caldo).

Precipitazioni atmosferiche

Le precipitazioni atmosferiche sono l'acqua che cade in superficie dall'atmosfera sotto forma di pioggia, pioggerellina, cereali, neve e grandine. Le precipitazioni cadono principalmente dalle nuvole, ma non tutte le nuvole producono precipitazioni.

Forme di precipitazione: pioggia, pioggerellina, pellet di neve, neve, pellet di ghiaccio, grandine.

Formazione di precipitazioni. Le goccioline d'acqua e i cristalli di ghiaccio nella nuvola sono molto piccoli, vengono facilmente trattenuti dall'aria, anche le deboli correnti ascendenti li trasportano verso l'alto. Perché si formino le precipitazioni, gli elementi nuvolosi devono diventare più grandi in modo da poter superare le correnti in aumento. L'ingrossamento avviene 1) come risultato della fusione di goccioline e dell'adesione dei cristalli; 2) a seguito dell'evaporazione di alcuni elementi della nube, trasporto diffuso e condensazione del vapore acqueo su altri elementi (soprattutto nelle nubi miste). Per origine, le precipitazioni si dividono in: 1) convettive (formate nella zona calda dai tropici meridionali a quelle settentrionali), 2) orografiche e 3) frontali (formate quando masse d'aria con t 0 diverse e altre proprietà fisiche si incontrano, cadono da calde aria nelle zone temperate e fredde).

La natura delle precipitazioni dipende dalle condizioni della sua formazione: pioviggine, rovesci e forti precipitazioni.

Caratteristiche del regime delle precipitazioni. La variazione giornaliera delle precipitazioni (coincide con la variazione giornaliera della nuvolosità) e le sue tipologie: 1) continentale (ha 2 massimi - al mattino e al pomeriggio e 2 minimi - di notte e prima di mezzogiorno) e 2) marina (costiera) - 1 massimo (di notte) e 1 minimo (di giorno).

L'andamento annuale delle precipitazioni, cioè Il cambiamento delle precipitazioni per mese nelle diverse zone climatiche è diverso. I principali tipi di precipitazioni annuali: 1) equatoriale (le precipitazioni cadono uniformemente durante tutto l'anno, il periodo massimo è l'equinozio); 2) monsone (max - in estate, min - in inverno - zona climatica subequatoriale e margini orientali dei continenti nelle zone temperate e subtropicali, soprattutto in Eurasia e Nord America); 3) Mediterraneo (max - in inverno, min - in estate; periferia occidentale dei continenti nella zona subtropicale); 4) zona temperata continentale (nel periodo caldo 2-3 volte di più, quando ci si sposta verso l'interno la quantità totale di precipitazioni diminuisce); 5) zona marina temperata (cadono uniformemente durante le stagioni, un piccolo massimo in autunno-inverno).

Per quantificare il contenuto di vapore acqueo nell'atmosfera, vengono utilizzate varie caratteristiche dell'umidità dell'aria.

Pressione parziale del vapore acqueo (e) – la caratteristica principale e più comunemente utilizzata dell’umidità. Questa è la parte della pressione totale dovuta a un dato gas. La pressione parziale è proporzionale alla sua densità e alla temperatura assoluta. Espresso in ettopascal.

Umidità relativa (F) – il rapporto tra la pressione di vapore effettiva e la pressione di vapore saturo ad una data temperatura, espresso in percentuale:

Umidità assoluta (UN) – massa di vapore acqueo in grammi in 1 m3 di aria, ovvero La densità del vapore acqueo, espressa in grammi per metro cubo.

Per umidità assoluta UNè vera la seguente espressione:

Se e in hPa e se e mm. rt. Arte.,

dove e – in ettopascal (hPa); T – in Kelvin (K). Otteniamo questa espressione se la densità del vapore acqueo ρ w = (0,622e)/(R d T) è espressa in grammi per 1 m 3, ed e in hPa.

Variazioni dell'umidità assoluta durante processi adiabatici. Quando l'aria si espande, il suo volume aumenta e la stessa quantità di vapore acqueo si distribuisce su un grande volume; pertanto, l'umidità assoluta diminuisce. Quando l'aria viene compressa, l'umidità assoluta aumenta.

Umidità specifica(frazione di massa del vapore acqueo) (Q) – il rapporto tra la massa di vapore acqueo in un certo volume e la massa totale di aria umida nello stesso volume. Se questo volume è 1 m3, l'umidità specifica q può essere determinata come il rapporto tra la densità del vapore acqueo e la densità totale dell'aria umida: q= ρ w / ρ

.

Perché valore (0,378 e/r) è piccolo rispetto all'unità, quindi può essere scartato senza grossi errori, la formula assumerà la forma:

Pertanto, l'umidità specifica può essere calcolata conoscendo la pressione del vapore acqueo e la pressione dell'aria.

L'umidità specifica è una grandezza adimensionale. Dall'espressione è chiaro che i suoi valori sono sempre piccoli, da allora R molte volte di più e. Secondo GOST, l'umidità specifica è espressa in ppm (‰). Tuttavia, in pratica viene spesso espresso come il numero di grammi di vapore acqueo per chilogrammo di aria:

A differenza dell'umidità assoluta, l'umidità specifica non cambia durante l'espansione o la compressione adiabatica dell'aria, poiché durante i processi adiabatici cambia il volume dell'aria, ma non la sua massa.

Un'altra caratteristica adimensionale ha un valore vicino all'umidità specifica – rapporto di miscela (S). Il rapporto di miscelazione è il rapporto tra la massa di vapore acqueo e la massa di aria secca nello stesso volume. Come l'umidità specifica, in pratica il rapporto di miscelazione è espresso come il numero di grammi di vapore acqueo per chilogrammo di aria secca:

Viene chiamata la temperatura alla quale il vapore acqueo contenuto nell'aria raggiunge la saturazione ad una pressione totale costante punto di rugiada (τ ) . Quindi, se ad una temperatura dell'aria di ±27°C la pressione del vapore è di 23,4 hPa, l'aria non è satura. Per far sì che si saturi sarebbe necessario abbassare la sua temperatura a +20°C. In questo caso la temperatura di +20°C è il punto di rugiada. Ovviamente, quanto più piccola è la differenza tra la temperatura effettiva e il punto di rugiada, tanto più l'aria si avvicina alla saturazione. Alla saturazione, il punto di rugiada è uguale alla temperatura effettiva.

Viene chiamata la differenza tra la temperatura dell'aria T e il punto di rugiada T deficit del punto di rugiada (Δ ) :

Viene chiamata la differenza tra la pressione di vapore saturo E ad una data temperatura dell'aria e la pressione di vapore effettiva e nell'aria carenza di saturazione IO (D ):

Espresso in ettopascal.

5. Umidità dell'aria giornaliera e annuale. Distribuzione geografica
umidità dell'aria

Il contenuto assoluto di vapore acqueo nell'aria può essere caratterizzato dalle seguenti quantità: pressione parziale, umidità assoluta e rapporto di miscela.

La pressione parziale del vapore acqueo varia giornalmente e annualmente. L'ampiezza del ciclo diurno alle latitudini temperate è piccola: 1–2 hPa in autunno e inverno e 3–4 hPa in primavera ed estate, sebbene in alcuni giorni aumenti fino a 6–8 hPa. In mare e nelle zone costiere, la pressione parziale del vapore acqueo ha una variazione diurna semplice, parallela alla variazione giornaliera della temperatura dell'aria (la pressione parziale è maggiore durante il giorno, quando la temperatura è più alta). Questo è tipico anche delle zone interne durante la stagione fredda.

Nella stagione calda, nell'interno dei continenti, la pressione parziale del vapore acqueo ha un doppio ciclo diurno: 2 massimi e 2 minimi. Il primo minimo coincide con la temperatura minima dell'aria (al mattino presto). Poi la pressione parziale aumenta fino alle 9, dopodiché diminuisce fino alle 15, quando si verifica il secondo minimo. Inoltre, nei luoghi asciutti questo minimo è la cosa principale. Il secondo massimo si osserva intorno alle 21–22 ore. Il motivo di questo doppio ciclo diurno è lo sviluppo della convezione nelle ore pomeridiane, che favorisce il movimento del vapore acqueo dal basso verso l'alto, che porta ad una diminuzione del contenuto d'acqua. vapore sulla superficie terrestre (il primo minimo). Il secondo minimo si forma a causa della condensazione del vapore acqueo durante la notte.

La variazione annuale della pressione del vapore acqueo è parallela alla variazione della temperatura: in estate è maggiore, in inverno è minore. Maggiore è l’ampiezza annuale, maggiore è l’ampiezza della temperatura. In Bielorussia la pressione parziale varia da 3–4 hPa a gennaio a 14–15 hPa a luglio.

L'umidità relativa dell'aria è di grande interesse pratico, perché caratterizza il grado di saturazione dell'aria con vapore acqueo. Anche l'umidità relativa dell'aria ha un ciclo giornaliero e annuale.

La variazione giornaliera dell'umidità relativa dell'aria dipende dalla variazione giornaliera della pressione parziale e dalla variazione giornaliera della pressione di saturazione, che a sua volta dipende dalla temperatura dell'aria. La pressione parziale cambia poco durante il giorno e la pressione di saturazione cambia piuttosto bruscamente, insieme alla temperatura. Pertanto la variazione giornaliera dell'umidità relativa non coincide con la variazione giornaliera della temperatura. Al diminuire della temperatura aumenta l’umidità relativa e viceversa. L'umidità relativa minima giornaliera si verifica intorno a mezzogiorno (temperatura massima), e la massima giornaliera coincide con la temperatura minima (intorno all'alba).

In Bielorussia, la variazione giornaliera dell'umidità relativa nei mesi invernali non è praticamente espressa (l'ampiezza è solo del 3–5%). In estate, la differenza tra i valori estremi può raggiungere il 15-20% nella media a lungo termine, e nel sud-est (stazione Vasilevichy) supera il 30%.

Nel corso dell’anno, l’umidità relativa dell’aria cambia anche in modo inverso alla temperatura. Fanno eccezione le regioni monsoniche, dove il periodo con massima umidità relativa coincide con periodi di venti marini e piogge monsoniche (estate). E in inverno l'umidità relativa dell'aria diminuisce, a causa della rimozione dell'aria dalla terraferma.

I valori più bassi di umidità relativa (65-70%) in Bielorussia non si verificano nel mese più caldo dell'anno, ma nella primavera di transizione - maggio, quando l'aumento della temperatura sulla terraferma è più rapido dell'aumento del contenuto di umidità in masse d'aria provenienti dalla superficie dell'oceano. In estate l'umidità relativa dell'aria aumenta lentamente, in media del 2–4% al mese. Nella parte fredda dell'anno (ottobre - marzo) i valori medi mensili di umidità relativa sono dell'80–90%, il massimo si osserva a dicembre dell'87–90%. A partire da gennaio l'umidità relativa dell'aria diminuisce.

La distribuzione geografica dell'umidità dell'aria dipende dall'evaporazione e dal trasferimento di umidità da parte delle correnti d'aria. Sulle carte geografiche, i contorni della pressione del vapore acqueo seguono le isoterme, soprattutto durante la stagione fredda. I valori più alti di e durante tutto l'anno si osservano all'equatore (20–25 hPa, fino a 30–35 hPa). La pressione parziale diminuisce con la latitudine, più sulla terra che sull'oceano. Nelle regioni interne dell’Antartide e nel polo freddo Yakut, la pressione parziale del vapore acqueo è inferiore a 0,1 hPa. In estate, le isolinee di pressione parziale sulla terra passano vicino ai circoli latitudinali (la temperatura aumenta e l'evaporazione è limitata dalle riserve di umidità). Nelle zone terrestri a clima marittimo la pressione parziale ha valori elevati sia in inverno che in estate (circolazione atmosferica nelle zone monsoniche è bassa in inverno e alta in estate); In media, l'umidità assoluta annuale dell'intera Terra è di 11 g/m 3 .

L'umidità relativa è elevata nella zona equatoriale (in media 85% o più), nelle regioni subpolari e polari. Ma i motivi di un'umidità relativa così elevata sono diversi: nel primo caso la pressione parziale è elevata e le temperature non sono molto elevate (nuvoloso), nel secondo la pressione parziale è bassa e le temperature sono basse soprattutto in inverno. Anche l'umidità relativa dell'aria in inverno è elevata alle latitudini temperate. In estate - anche nelle regioni monsoniche dell'India (vento dall'oceano). Umidità relativa molto bassa tutto l'anno nei deserti tropicali e subtropicali: Sahara, Arabia, Messico, Australia, ecc., dove le temperature sono molto elevate e la pressione parziale è molto bassa. In estate anche nei deserti extratropicali del Colorado e dell'Asia centrale. In inverno - in India, dove soffia il vento continentale.

La pressione parziale del vapore acqueo diminuisce con l'altezza, più rapidamente della pressione totale (e della densità) dell'aria. L'umidità relativa cambia meno regolarmente con l'altitudine. In generale, l'umidità relativa dell'aria diminuisce con l'altezza, ma alle altitudini in cui si forma la nuvola aumenta. Negli strati con una distribuzione della temperatura invertita, l'umidità relativa dell'aria è ridotta.

Ad un'altitudine di 1,5–2 km, la densità del vapore acqueo diventa in media 2 volte inferiore e ad un'altitudine di 5–6 km il contenuto di vapore acqueo nell'aria è 10 volte inferiore rispetto alla superficie terrestre (mentre la densità totale dell'aria diminuisce solo di 2 volte). Ad un'altitudine di 10-12 km, la pressione del vapore acqueo è 100 volte inferiore a quella del suolo. Pertanto, al di sopra dei 10-15 km il contenuto di vapore acqueo nell'aria è trascurabile.

Attrezzature e accessori necessari: psicrometro da stazione, psicrometro ad aspirazione, acqua distillata, pipetta per bagnare, supporto per potenziare lo psicrometro, barometro a mercurio, tavole psicrometriche, igrometro a capello.

L'aria atmosferica contiene sempre vapore acqueo, il cui contenuto varia in volume nell'intervallo dallo 0 al 4% e dipende dalle condizioni fisiche e geografiche dell'area, dal periodo dell'anno, dalle caratteristiche di circolazione dell'atmosfera, dalle condizioni della superficie del suolo, temperatura dell'aria, ecc.

In un'unità di volume d'aria ad una determinata temperatura, il contenuto di vapore acqueo non può superare una certa quantità limite, chiamata la massima pressione possibile del vapore acqueo O massima saturazione. Corrisponde all'equilibrio tra vapore e acqua, cioè stato saturo di vapore.

Il vapore acqueo formatosi sopra la superficie evaporata esercita una certa pressione, chiamata pressione del vapore acqueo o pressione parziale(F).

La pressione del vapore acqueo (e) è determinata dalla formula:

e = E" - A · p(t - t")

dove E" è l'elasticità massima del vapore acqueo alla temperatura di bulbo umido; p è la pressione atmosferica; t è la temperatura dell'aria (temperatura di bulbo secco), 0 C; t è la temperatura della superficie evaporante (temperatura di bulbo umido), 0 C; A è una costante dello psicrometro, che dipende dal suo design e, principalmente, dalla velocità del movimento dell'aria vicino alla parte ricevente dello psicrometro. Pertanto, la costante dello psicrometro della stazione viene considerata pari a 0,0007947, che corrisponde alla velocità media. del movimento dell'aria nella cabina (0,8 m/sec). Lo psicrometro è pari a 0,000662 a una velocità dell'aria costante (2 m/sec) nella parte ricevente dei termometri.

La pressione parziale viene misurata in millimetri di mercurio o millibar. A qualsiasi temperatura, la pressione parziale del vapore acqueo (e) non può superare la pressione del vapore saturo (E). Per calcolare E, esistono formule speciali; vengono compilate tabelle dalle quali si trova (Appendice 1, 2).

Umidità relativa(f) è il rapporto tra la pressione parziale del vapore acqueo e la pressione del vapore saturo sopra una superficie piana di acqua distillata a una data temperatura, espresso in %.

L'umidità relativa dell'aria mostra quanto l'aria è vicina o lontana alla saturazione con vapore acqueo, determinata con una precisione dell'1%.

Deficit di saturazione(d) è la differenza tra la pressione del vapore acqueo saturo e la sua pressione parziale. d = E – e.

Il deficit di saturazione è espresso in mmHg o millibar.

Umidità assoluta(g) – la quantità di vapore acqueo presente in 1 m 3 di aria, espressa in grammi.

Se la pressione atmosferica è espressa in millibar, g è determinato dalla formula:

Se la pressione dell'aria è espressa in millimetri, g è determinato dalla formula:

dove L è il coefficiente di dilatazione del gas pari a 1/273, ovvero 0,00366.

Punto di rugiada(t d) è la temperatura alla quale il vapore acqueo contenuto nell'aria a pressione costante raggiunge uno stato di saturazione rispetto alla superficie piana dell'acqua pura o del ghiaccio. Il punto di rugiada viene determinato con una precisione di decimi di grado.

Metodi per misurare l'umidità dell'aria

Metodo psicrometrico- questo è il metodo principale per determinare l'umidità dell'aria, che si basa sulla misurazione della temperatura dell'aria e della temperatura di un termometro bagnato con acqua - la temperatura di equilibrio termodinamico tra la perdita di calore per evaporazione dalla superficie bagnata e il flusso di calore verso l'ambiente termometro dall'ambiente. La determinazione dell'umidità dell'aria con questo metodo viene effettuata in base alle letture di uno psicrometro, un dispositivo costituito da due termometri. La parte ricevente (serbatoio) di uno dei termometri psicrometrici è avvolta nel cambrico, che si trova in uno stato umido (termometro umido). L'evaporazione avviene dalla superficie del serbatoio del termometro umido, che consuma calore. L'altro termometro dello psicrometro è asciutto, mostra la temperatura dell'aria. Un termometro umido mostra la propria temperatura, che dipende dall'intensità dell'evaporazione dell'acqua dalla superficie del serbatoio.

Per misurare l'umidità dell'aria vengono utilizzati due tipi di psicrometri: stazionari e di aspirazione.

Psicrometro della stazioneè costituito da due termometri identici con divisioni 0,2 0, installati verticalmente su un treppiede in una cabina psicrometrica. Il serbatoio del termometro destro è strettamente avvolto in uno strato con un pezzo di cambrico, la cui estremità viene abbassata in un bicchiere di acqua distillata. Il vetro è chiuso con un coperchio con una fessura per cambrico. L'installazione dei termometri nella cabina psicrometrica è mostrata in Fig. 20.

Le letture dei termometri dovrebbero essere effettuate il più rapidamente possibile, poiché la presenza di un osservatore vicino ai termometri può distorcere le letture. Innanzitutto vengono contati e registrati i decimi, quindi i gradi interi.

Le osservazioni utilizzando uno psicrometro vengono eseguite a qualsiasi temperatura dell'aria positiva e a temperature dell'aria negative - solo fino a -10 0, poiché a temperature più basse i risultati dell'osservazione diventano inaffidabili. Quando la temperatura dell'aria è inferiore a 0 0, la punta del cambrico sul termometro umido viene tagliata. Il cambrico viene inumidito per 30 minuti prima dell'inizio delle osservazioni, immergendo il serbatoio del termometro in un bicchiere d'acqua.

Riso. 20 Installazione dei termometri nella cabina psicrometrica

A temperature negative, l'acqua sul cambrico può trovarsi non solo allo stato solido (ghiaccio), ma anche allo stato liquido (acqua superraffreddata). È molto difficile stabilirlo dall’apparenza esterna. Per fare questo, è necessario toccare il cambrico con una matita, all'estremità della quale c'è un pezzo di ghiaccio o neve, e monitorare la lettura del termometro. Se al momento del tocco la colonna di mercurio si alza, significa che sul cambrico c'era acqua che si è trasformata in ghiaccio; allo stesso tempo è stato rilasciato calore latente, grazie al quale la lettura del termometro è aumentata. Se toccare il cambrico non cambia la lettura del termometro, allora sul cambrico c'è ghiaccio e non vi è alcun cambiamento nello stato di aggregazione.

È molto importante tenere conto dello stato di aggregazione dell'acqua nel serbatoio di un termometro umido, poiché l'elasticità massima del vapore acqueo, inclusa nella formula psicrometrica, è diversa rispetto all'acqua e al ghiaccio.

Il calcolo delle caratteristiche dell'umidità dell'aria basato sulle letture dello psicrometro viene effettuato utilizzando tabelle psicrometriche compilate secondo formule. Le tabelle psicrometriche forniscono valori già pronti t d , e , f , d per diverse combinazioni di t e t "ad una costante A pari a 0,0007947 e una pressione atmosferica di 1000 mb. Se la pressione dell'aria è maggiore o minore di 1000 mb, vengono introdotte correzioni alle caratteristiche di umidità. Modifica La pressione del vapore acqueo è determinata dal valore della pressione atmosferica e dalla differenza nelle letture dei termometri asciutti e umidi A pressione atmosferica inferiore a 1000 mb, questa correzione è positiva se supera 1000 mb viene inserito con il segno meno.

Psicrometro ad aspirazione(Fig. 21) è costituito da due termometri psicrometrici 1 , 2 con un valore di divisione di 0,2 0, inserito in una cornice metallica.

Il telaio è costituito da un tubo 3 , biforcandosi verso il basso, e protezioni laterali 4 . Estremità superiore del tubo 3 collegato all'aspiratore 7 , aspirando l'aria esterna attraverso i tubi 5 E 6 , che contengono serbatoi termometrici 10, 11 . L'aspiratore ha un meccanismo a molla. La molla è caricata con una chiave 8 . Tubi 5 E 6 fatto doppio. Il serbatoio di uno dei termometri (a destra) è avvolto in cambrico corto. La superficie nichelata e lucida dello psicrometro riflette bene i raggi del sole. Pertanto non è necessaria alcuna protezione aggiuntiva per la sua installazione e si installa all'esterno. Gli psicrometri ad aspirazione vengono utilizzati per le osservazioni del gradiente nelle stazioni meteorologiche, nonché negli studi microclimatici sul campo.

Riso. 21 Psicrometro ad aspirazione

Prima dell'osservazione, lo psicrometro viene portato fuori dalla stanza per 30 minuti in inverno e per 15 minuti in estate. Il cambrico del termometro destro viene inumidito utilizzando un bulbo di gomma 9 con una pipetta 4 minuti in estate e 30 minuti prima del periodo di osservazione in inverno. Dopo la bagnatura, avviare l'aspiratore, che al momento del conto alla rovescia dovrebbe funzionare a pieno regime. Pertanto, in inverno, 4 minuti prima del conto alla rovescia, è necessario riavviare lo psicrometro.

Anche le caratteristiche dell'umidità dell'aria secondo i dati dello psicrometro di aspirazione vengono calcolate utilizzando tabelle psicrometriche. La costante psicrometrica per questo dispositivo è 0,000662.

Metodo igrometrico – si basa sulla proprietà dei capelli umani sgrassati di modificare la propria lunghezza al variare dell'umidità dell'aria.

Igrometro a capello(Fig. 22). La parte principale dell'igrometro a capello sono i capelli umani sgrassati (lavorati in etere e alcool), che hanno la proprietà di cambiare la loro lunghezza sotto l'influenza dei cambiamenti dell'umidità relativa. Quando l'umidità relativa dei capelli diminuisce 1 montato su telaio 2 , si accorcia e, quando aumentato, si allunga.

L'estremità superiore dei capelli è fissata alla vite di regolazione 3 , con il quale è possibile modificare la posizione della freccia 7 sulla scala 9 igrometro. L'estremità inferiore dei capelli è collegata a un blocco a forma di arco 4 seduto su un'asta 5. Peso 6 Questo blocco serve a tendere i capelli. Sull'asse del blocco 8 la freccia è rafforzata 7 , la cui estremità libera si muove lungo la scala al variare dell'umidità.

La divisione della scala dell'igrometro è pari all'1% di umidità relativa. Le divisioni sulla scala non sono uniformi: a bassi valori di umidità sono maggiori e a valori elevati sono minori. L'utilizzo di tale scala è dovuto al fatto che la variazione della lunghezza dei capelli è più rapida a bassi valori di umidità e più lenta a valori di umidità elevati.

Riso. 22 Igrometro a capello

Con l'uso prolungato gli igrometri diventano meno sensibili ai cambiamenti di umidità: i capelli si stirano e si sporcano e la pellicola si secca. Tenendo conto di ciò, spesso è necessario controllare il dispositivo con uno psicrometro e trovarne le correzioni, per le quali viene utilizzata una tecnica grafica. Per fare ciò, i punti vengono tracciati sulla griglia di coordinate sulla base di osservazioni simultanee dell'umidità relativa utilizzando uno psicrometro e un igrometro per un lungo periodo (ad esempio, durante i mesi autunnali quando si prepara l'igrometro per l'inverno) e attraverso il centro della striscia, dove i punti sono più densi, viene tracciata una linea morbida in modo che lungo entrambi i lati ci sia, se possibile, lo stesso numero di punti (Fig. 23).

In futuro, utilizzando questa riga, per qualsiasi lettura dell'igrometro, potrete trovare il corrispondente valore di umidità relativa dallo psicrometro della stazione. Ad esempio, se la lettura dell'igrometro fosse del 75%, il valore corretto dell'umidità relativa sarebbe del 73%.

Per un utilizzo più conveniente del grafico, viene creata una tabella di conversione. La prima colonna verticale (decine) e la prima riga orizzontale (unità) danno la scala dell'igrometro. Nelle celle vengono registrati i valori di umidità relativa ricavati dalla curva. Utilizzando questa tabella, dalle letture dell'igrometro si ricavano i valori di umidità relativa corretti.

Fig.23 Grafico di correzione dell'igrometro

Le osservazioni con l'igrometro sono particolarmente importanti in inverno, quando questo dispositivo è spesso l'unico utilizzato per determinare l'umidità dell'aria. Pertanto, nei mesi autunnali viene attentamente regolato e viene creato un programma di trasferimento, che viene utilizzato durante tutto l'inverno.

1 Familiarizza con le tavole psicrometriche lavorando sulle loro spiegazioni e analizzando esempi.

2 Familiarizzare con il design degli psicrometri di stazione e di aspirazione.

3 Effettuare le misurazioni utilizzando uno psicrometro ad aspirazione.

4 Sulla base delle letture dei termometri asciutti e umidi e dei valori di pressione, utilizzando tabelle psicrometriche, determinare le caratteristiche dell'umidità dell'aria.

Registrare i risultati dell'osservazione su un quaderno.