Ce qu'on appelle l'humidité absolue de l'air. Ce qui détermine l'humidité relative de l'air

Le poids, ou plus précisément la masse, de vapeur d'eau contenue dans 1 m3 d'air s'appelle humidité absolue. En d'autres termes, cela densité de vapeur d'eau dans l'air. A la même température, l'air peut absorber une certaine quantité de vapeur d'eau et atteindre un état de saturation complète. dans l'état de sa saturation s'appelle capacité d'humidité.

La teneur en humidité de l'air augmente fortement avec l'augmentation de la température. rapport de magnitude humidité absolue de l'airà une température donnée à la valeur de sa capacité d'humidité à la même température est appelée humidité relative.

Pour déterminer la température et humidité relative utiliser un appareil spécial - un psychromètre. Le psychromètre se compose de deux thermomètres. La boule de l'un d'eux est humidifiée avec une couverture de gaze, dont l'extrémité est abaissée dans un récipient avec de l'eau. L'autre thermomètre reste sec et indique la température ambiante. Un thermomètre à bulbe humide indique une température plus basse qu'un thermomètre à bulbe sec, car l'humidité de la gaze nécessite une certaine quantité de chaleur. La température de bulbe humide est appelée limite de refroidissement. La différence entre les lectures de bulbe sec et humide s'appelle différence psychrométrique.

Entre la valeur de la différence psychrométrique et le relatif il y a une certaine relation. Plus la différence psychrométrique est grande à une température de l'air donnée, moins humidité relative l'air et plus l'air peut absorber d'humidité. Lorsque la différence est nulle, l'air est saturé et une évaporation supplémentaire de l'humidité dans cet air n'arrive pas.

Humidité absolue

Humidité relative

Qu'est-ce que le point de rosée

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• assurer assimilation concept d'humidité de l'air ;
• développer l'indépendance des étudiants ; pensée; capacité à tirer des conclusions, développement de compétences pratiques lors du travail avec un équipement physique;
• montrer application pratique et importance de cette grandeur physique.

Type de leçon: leçon d'apprentissage de nouveau matériel .

Équipement:

• Pour travail frontal: un verre d'eau, un thermomètre, un morceau de gaze ; fils, table psychrométrique.
• pour les démonstrations : psychromètre, hygromètres à cheveux et à condensation, poire, alcool.

Pendant les cours

I. Revoir et vérifier les devoirs

1. Formuler la définition des processus de vaporisation et de condensation.

2. Quels types de vaporisation connaissez-vous ? Comment diffèrent-ils les uns des autres?

3. Dans quelles conditions le liquide s'évapore-t-il ?

4. De quels facteurs dépend le taux d'évaporation ?

5. Quelle est la chaleur spécifique de vaporisation ?

6. Quelle est la quantité de chaleur fournie lors de la vaporisation dépensée ?

7. Pourquoi hello jar est-il plus facile ?

8. L'énergie interne de 1 kg d'eau et de vapeur est-elle la même à une température de 100 ° C

9. Pourquoi l'eau contenue dans une bouteille hermétiquement fermée par un bouchon de liège ne s'évapore-t-elle pas ?

II. Apprendre de nouveaux matériel

La vapeur d'eau dans l'air, malgré l'immense surface des rivières, des lacs, des océans, n'est pas saturée, l'atmosphère est un vase ouvert. Le mouvement des masses d'air conduit au fait qu'à certains endroits dans ce moment l'évaporation de l'eau l'emporte sur la condensation, et vice versa dans d'autres.

L'air atmosphérique est un mélange de divers gaz et de vapeur d'eau.

La pression que la vapeur d'eau produirait si tous les autres gaz étaient absents est appelée pression partielle (ou élasticité) vapeur d'eau.

La densité de vapeur d'eau contenue dans l'air peut être considérée comme une caractéristique de l'humidité de l'air. Cette valeur est appelée humidité absolue [g/m3].

Connaître la pression partielle de la vapeur d'eau ou l'humidité absolue ne dit rien sur la distance entre la vapeur d'eau et la saturation.

Pour ce faire, une valeur est introduite montrant à quel point la vapeur d'eau à une température donnée est proche de la saturation - humidité relative.

Humidité relative appelé le rapport d'humidité absolue à la densité 0 de vapeur d'eau saturée à la même température, exprimée en pourcentage.

P - pression partielle à une température donnée ;

P 0 - pression de vapeur saturée à la même température;

humidité absolue;

0 est la densité de vapeur d'eau saturée à une température donnée.

La pression et la densité de la vapeur saturée à différentes températures peuvent être trouvées à l'aide de tableaux spéciaux.

Lors du refroidissement air humideà pression constante, son humidité relative augmente, plus la température est basse, plus la pression partielle de vapeur dans l'air se rapproche de la pression de vapeur saturante.

Température t, auquel l'air doit être refroidi pour que la vapeur qu'il contient atteigne un état de saturation (à une humidité, un air et une pression constants donnés), s'appelle point de rosée.

Pression de vapeur d'eau saturante à une température de l'air égale à point de rosée, est la pression partielle de vapeur d'eau dans l'atmosphère. Lorsque l'air se refroidit jusqu'au point de rosée, les vapeurs commencent à se condenser. : le brouillard apparaît, tombe rosée. Le point de rosée caractérise également l'humidité de l'air.

L'humidité de l'air peut être déterminée à l'aide d'appareils spéciaux.

1. Hygromètre à condensation

Il est utilisé pour déterminer le point de rosée. C'est le moyen le plus précis de modifier l'humidité relative.

2. Hygromètre à cheveux

Son action repose sur la propriété des cheveux humains dégraissés Avec et allonger avec l'augmentation de l'humidité relative.

Il est utilisé dans les cas où une grande précision n'est pas requise pour déterminer l'humidité de l'air.

3. Psychromètre

Habituellement utilisé dans les cas où une détermination suffisamment précise et rapide de l'humidité de l'air est requise.

La valeur de l'humidité de l'air pour les organismes vivants

A une température de 20-25°C, l'air avec une humidité relative de 40% à 60% est considéré comme le plus favorable à la vie humaine. Lorsque l'environnement a une température supérieure à la température du corps humain, il y a une augmentation de la transpiration. Une transpiration abondante entraîne un refroidissement du corps. Cependant, une telle transpiration est un fardeau important pour une personne.

Une humidité relative inférieure à 40 % à une température normale de l'air est également nocive, car elle entraîne une perte accrue d'humidité dans les organismes, ce qui entraîne une déshydratation. Humidité de l'air intérieur particulièrement faible dans heure d'hiver; c'est 10-20%. À faible humidité de l'air, évaporation rapide humidité de la surface et assèchement de la muqueuse du nez, du larynx, des poumons, pouvant entraîner une détérioration du bien-être. De plus, lorsque l'humidité est faible, environnement externe les agents pathogènes persistent plus longtemps et davantage de charge statique s'accumule à la surface des objets. Par conséquent, en hiver, l'humidification est effectuée dans les locaux d'habitation à l'aide d'humidificateurs poreux. Les plantes sont de bons hydratants.

Si l'humidité relative est élevée, on dit que l'air humide et étouffant. Une humidité élevée est déprimante car l'évaporation est très lente. Dans ce cas, la concentration de vapeur d'eau dans l'air est élevée, de sorte que les molécules de l'air retournent dans le liquide presque aussi rapidement qu'elles s'évaporent. Si la sueur du corps s'évapore lentement, le corps se refroidit très faiblement et nous ne nous sentons pas très à l'aise. A 100% d'humidité relative, l'évaporation ne peut pas se produire du tout - dans de telles conditions, les vêtements mouillés ou la peau humide ne sècheront jamais.

Dès le cours de biologie, vous connaissez les différentes adaptations des plantes dans les zones arides. Mais les plantes sont adaptées à humidité élevée air. Ainsi, le lieu de naissance de Monstera est humide forêt équatoriale Monstera à une humidité relative proche de 100% "pleure", il élimine l'excès d'humidité à travers les trous dans les feuilles - les hydathodes. Dans les bâtiments modernes, la climatisation est utilisée pour créer et maintenir un environnement d'air intérieur le plus favorable au bien-être des personnes. Dans le même temps, la température, l'humidité et la composition de l'air sont automatiquement régulées.

L'humidité joue un rôle important dans la formation du givre. Si l'humidité est élevée et que l'air est proche de la saturation en vapeur, lorsque la température baisse, l'air peut devenir saturé et la rosée commencer à tomber. Mais lorsque la vapeur d'eau se condense, de l'énergie est libérée (la chaleur spécifique de vaporisation à une température près de 0 ° C est de 2490 kJ / kg), par conséquent, l'air près de la surface du sol lors de la formation de rosée ne se refroidira pas en dessous du point de rosée et la probabilité de gel diminuera. La probabilité de gel dépend, d'une part, de la rapidité de la diminution de la température et,

Deuxièmement, de l'humidité de l'air. Il suffit de connaître une de ces données pour prédire plus ou moins précisément la probabilité d'un gel.

Questions de révision :

1. Qu'entend-on par humidité de l'air ?
2. Quelle est l'humidité absolue de l'air ? Quelle formule exprime le sens de ce concept ? Dans quelles unités est-il exprimé ?
3. Qu'est-ce que la pression de vapeur d'eau ?
4. Quelle est l'humidité relative de l'air ? Quelles formules expriment le sens de ce concept en physique et en météorologie ? Dans quelles unités est-il exprimé ?
5. Humidité relative de 70 %, qu'est-ce que cela signifie ?
6. Qu'appelle-t-on point de rosée ?

Quels instruments sont utilisés pour mesurer l'humidité de l'air? Quelles sont les sensations subjectives d'humidité de l'air par une personne ? Après avoir dessiné une image, expliquez la structure et le principe de fonctionnement d'un hygromètre à cheveux et à condensation et d'un psychromètre.

Travail de laboratoire n ° 4 "Mesure de l'humidité relative de l'air"

Objectif : apprendre à déterminer l'humidité relative de l'air, développer des compétences pratiques lorsque vous travaillez avec de l'équipement physique.

Matériel : thermomètre, pansement de gaze, eau, tableau psychométrique

Pendant les cours

Avant d'effectuer le travail, il est nécessaire d'attirer l'attention des étudiants non seulement sur le contenu et l'avancement du travail, mais également sur les règles de manipulation des thermomètres et des récipients en verre. Il faut se rappeler que tout le temps que le thermomètre n'est pas utilisé pour des mesures, il doit être dans l'étui. Lors de la mesure de la température, le thermomètre doit être tenu par le bord supérieur. Cela vous permettra de déterminer la température avec la plus grande précision.

Les premières mesures de température doivent être faites avec un thermomètre à bulbe sec.Cette température dans l'auditorium ne changera pas pendant le fonctionnement.

Pour mesurer la température avec un thermomètre à bulbe humide, il est préférable de prendre un morceau de gaze en guise de chiffon. La gaze absorbe très bien et déplace l'eau de l'extrémité humide à l'extrémité sèche.

À l'aide d'une table psychrométrique, il est facile de déterminer la valeur de l'humidité relative.

Laisser t c = h= 22 °С, t m \u003d t 2= 19 °C. Alors t = tc- 1 W = 3 °C.

Trouvez l'humidité relative dans le tableau. Dans ce cas, il est égal à 76 %.

A titre de comparaison, vous pouvez mesurer l'humidité relative de l'air extérieur. Pour ce faire, un groupe de deux ou trois élèves ayant réussi l'essentiel du travail peut être amené à effectuer des mesures similaires dans la rue. Cela ne devrait pas prendre plus de 5 minutes. La valeur d'humidité obtenue peut être comparée à l'humidité dans la salle de classe.

Les résultats des travaux sont résumés dans les conclusions. Ils doivent noter non seulement les valeurs formelles des résultats finaux, mais également indiquer les raisons qui conduisent à des erreurs.

III. Résolution de problème

Depuis cela travail de laboratoire assez simple dans son contenu et peu volumineux, le reste de la leçon peut être consacré à la résolution de problèmes sur le sujet à l'étude. Pour résoudre des problèmes, il n'est pas nécessaire que tous les élèves commencent à les résoudre en même temps. Au fur et à mesure de l'avancement des travaux, ils peuvent recevoir des affectations individuellement.

Les tâches simples suivantes peuvent être suggérées :

La pluie froide d'automne tombe à l'extérieur. Dans quel cas le linge suspendu dans la cuisine va-t-il sécher plus vite : lorsque la fenêtre est ouverte, ou lorsqu'elle est fermée ? Pourquoi?

L'humidité est de 78% et le thermomètre sec est de 12°C. Quelle température indique un thermomètre à bulbe humide ? (Répondre: 10 °C.)

La différence entre les lectures de thermomètre sec et humide est de 4°C. Humidité relative de l'air 60 %. Quelles sont les lectures de bulbe sec et humide ? (Réponse : t c -l9°С, je suis= 10 °C.)

Devoirs

• Répétez le paragraphe 17 du manuel.
• Tâche numéro 3. p. 43.

Messages des élèves sur le rôle de l'évaporation dans la vie des plantes et des animaux.

Évaporation dans la vie végétale

Pour l'existence normale d'une cellule végétale, elle doit être saturée d'eau. Pour les algues, il s'agit d'une conséquence naturelle des conditions de leur existence ; pour les plantes terrestres, il résulte de deux processus opposés : l'absorption d'eau par les racines et l'évaporation. Pour une photosynthèse réussie, les cellules porteuses de chlorophylle des plantes terrestres doivent maintenir le contact le plus étroit avec l'atmosphère environnante, qui leur fournit le dioxyde de carbone dont elles ont besoin ; cependant, ce contact étroit conduit inévitablement au fait que l'eau qui sature les cellules s'évapore en permanence dans l'espace environnant, et la même énergie solaire qui fournit l'énergie nécessaire à la photosynthèse à la plante, étant absorbée par la chlorophylle, contribue au réchauffement de la feuille, et ainsi à l'intensification du processus d'évaporation.

Très peu de plantes, et de surcroît peu organisées, comme les mousses et les lichens, peuvent supporter de longues interruptions d'approvisionnement en eau et endurer cette fois dans un état d'extinction complète. Parmi les plantes supérieures, seuls certains représentants de la flore rocheuse et désertique en sont capables, par exemple le carex, commun dans les sables du Karakum. Pour la grande majorité des grandes usines, un tel assèchement serait fatal, et donc leur sortie d'eau est approximativement égale à son entrée.

Pour imaginer l'ampleur de l'évaporation de l'eau par les plantes, donnons l'exemple suivant : en une saison de croissance, une floraison de tournesol ou de maïs évapore jusqu'à 200 kg ou plus d'eau, soit un baril de taille solide ! Avec une telle consommation énergétique, il n'est pas nécessaire d'extraire moins d'énergie de l'eau. Pour cela (le système racinaire se développe, dont les dimensions sont énormes, le nombre de racines et de poils absorbants pour le seigle d'hiver a donné les chiffres étonnants suivants: il y avait près de quatorze millions de racines, la longueur totale de toutes les racines est de 600 km et leur la surface totale est d'environ 225 m 2. Sur ces racines avait environ 15 milliards de poils absorbants avec une superficie totale dans 400 m2.

La quantité d'eau utilisée par une plante au cours de sa vie dépend en grande partie du climat. Dans un climat chaud et sec, les plantes ne consomment pas moins, et parfois même plus d'eau que dans un climat plus humide, ces plantes ont un système racinaire plus développé et une surface foliaire moins développée. Les plantes des forêts tropicales humides et ombragées, des rives des plans d'eau consomment le moins d'eau: elles ont des feuilles fines et larges, des racines et des systèmes conducteurs faibles. Les plantes des régions arides, où il y a très peu d'eau dans le sol et où l'air est chaud et sec, ont diverses méthodes d'adaptation à ces conditions difficiles. Les plantes du désert sont intéressantes. Ce sont, par exemple, des cactus aux troncs épais et charnus, dont les feuilles se sont transformées en épines. Ils ont une petite surface avec un grand volume, des couvertures épaisses, peu perméables à l'eau et à la vapeur d'eau, avec quelques stomates presque toujours fermés. Par conséquent, même en cas de chaleur extrême, les cactus évaporent peu d'eau.

D'autres plantes de la zone désertique (épine de chameau, luzerne des steppes, absinthe) ont des feuilles minces avec des stomates largement ouverts, qui s'assimilent et s'évaporent vigoureusement, ce qui réduit considérablement la température des feuilles. Souvent, les feuilles sont recouvertes d'une épaisse couche de poils gris ou blancs, représentant une sorte d'écran translucide qui protège les plantes de la surchauffe et réduit l'intensité de l'évaporation.

De nombreuses plantes du désert (herbe à plumes, tumbleweed, bruyère) ont des feuilles coriaces et coriaces. Ces plantes sont capables de tolérer un flétrissement prolongé. À ce moment, leurs feuilles sont tordues dans un tube et les stomates sont à l'intérieur.

Les conditions d'évaporation changent considérablement en hiver. Du sol gelé, les racines ne peuvent pas absorber l'eau. Par conséquent, en raison de la chute des feuilles, l'évaporation de l'humidité par la plante diminue. De plus, en l'absence de feuilles, moins de neige s'attarde sur la cime, ce qui protège les plantes des dommages mécaniques.

Le rôle des processus d'évaporation pour les organismes animaux

L'évaporation est le moyen le plus facilement contrôlé de réduire l'énergie interne. Toutes les conditions qui empêchent l'accouplement violent la régulation du transfert de chaleur corporelle. Ainsi, le cuir, le caoutchouc, la toile cirée, les vêtements synthétiques rendent difficile l'ajustement de la température corporelle.

La transpiration joue un rôle important dans la thermorégulation du corps, elle assure la constance de la température corporelle d'une personne ou d'un animal. En raison de l'évaporation de la sueur, l'énergie interne diminue, grâce à quoi le corps se refroidit.

L'air avec une humidité relative de 40 à 60% est considéré comme normal pour la vie humaine. Lorsque l'environnement a une température supérieure à celle du corps humain, alors il y a une augmentation. Une transpiration abondante entraîne un refroidissement du corps, aide à travailler dans des conditions haute température. Cependant, une telle transpiration active est un fardeau important pour une personne ! Si, en même temps, l'humidité absolue est élevée, la vie et le travail deviennent encore plus difficiles (tropiques humides, certains ateliers, par exemple, la teinture).

Une humidité relative inférieure à 40% à une température de l'air normale est également nocive, car elle entraîne une perte accrue d'humidité par le corps, ce qui entraîne une déshydratation.

Du point de vue de la thermorégulation et du rôle des processus d'évaporation, certains êtres vivants sont très intéressants. On sait, par exemple, qu'un chameau ne peut pas boire pendant deux semaines. Cela s'explique par le fait qu'il consomme de l'eau de manière très économique. Le chameau transpire à peine même sous une chaleur de quarante degrés. Son corps est recouvert de poils épais et denses - la laine évite la surchauffe (sur le dos d'un chameau par une chaude après-midi, elle est chauffée à quatre-vingts degrés et la peau en dessous n'est que jusqu'à quarante!). La laine empêche également l'évaporation de l'humidité du corps (chez un chameau tondu, la transpiration augmente de 50%). Un chameau, même aux plus fortes chaleurs, n'ouvre jamais la bouche : après tout, si vous ouvrez grand la bouche, vous évaporez beaucoup d'eau de la muqueuse de la cavité buccale ! La fréquence respiratoire d'un chameau est très faible - 8 fois par minute. Ainsi moins d'eau quitte le corps avec de l'air. Dans la chaleur, cependant, son rythme respiratoire augmente à 16 fois par minute. (Comparez: un taureau dans les mêmes conditions respire 250 et un chien - 300 à 400 fois par minute.) De plus, la température corporelle du chameau tombe à 34 ° la nuit et pendant la journée, dans la chaleur, monte à 40 -41°. Ceci est très important pour économiser l'eau. Le chameau possède également un dispositif très curieux pour stocker de l'eau pour l'avenir.On sait que de la graisse, lorsqu'elle "brûle" dans le corps, on obtient beaucoup d'eau - 107 g sur 100 g de graisse. Ainsi, si nécessaire, un chameau peut extraire jusqu'à un demi centième d'eau de ses bosses.

Du point de vue de l'économie de la consommation d'eau, les sauteurs de jerboa américains (rats kangourous) sont encore plus étonnants. Ils ne boivent jamais du tout. Les rats kangourous vivent également dans le désert de l'Arizona et rongent les graines et les herbes sèches. Presque toute l'eau qui se trouve dans leur corps est endogène, c'est-à-dire produite dans les cellules lors de la digestion des aliments. Des expériences ont montré qu'à partir de 100 g d'orge perlé, qui ont été donnés à manger à des rats kangourous, ils ont reçu, après l'avoir digéré et oxydé, 54 g d'eau !

Dans la thermorégulation des oiseaux grand rôle les coussins gonflables jouent. Par temps chaud, l'humidité s'évapore de la surface interne des sacs aériens, ce qui aide à refroidir le corps. II connexion avec cet oiseau dans temps chaud ouvre le bec. (Katz //./> La biophysique aux leçons de physique. - M. : Education, 1974).

n. Travail indépendant

Qui quantité de chaleur dégagée irm combustion complète 20 kg houille? (Répondre: 418 MJ)

Quelle quantité de chaleur sera dégagée lors de la combustion complète de 50 litres de méthane ? Prenez la densité du méthane égale à 0,7 kg / m 3. (Réponse : -1,7 MJ)

Sur un verre de yaourt il est écrit : valeur énergétique 72 kcal. Exprimer la valeur énergétique du produit en J.

La valeur calorique d'une ration alimentaire quotidienne pour des écoliers de votre âge est d'environ 1,2 MJ.

1) Vous suffit-il de consommer pour 100 g de fromage blanc gras, 50 g de pain de blé, 50 g de bœuf et 200 g de pommes de terre. Données supplémentaires requises :

• fromage cottage gras 9755;
• pain de froment 9261;
• boeuf 7524;
• pommes de terre 3776.

2) Vous suffit-il de consommer dans la journée 100 g de perche, 50 g concombres frais, 200 g de raisins, 100 g pain de seigle, 20 g d'huile de tournesol et 150 g de glace.

Chaleur spécifique de combustion q x 10 3, J / kg :

• perchoir 3520;
• concombres frais 572 ;
• raisins 2400;
• pain de seigle 8884;
• huile de tournesol 38900;
• glace crémeuse 7498. ,

(Réponse : 1) Environ 2,2 MJ consommés - assez ; 2) Consommé Pour 3,7 MJ suffisent.)

Lors de la préparation de cours de deux heures, vous dépensez environ 800 kJ d'énergie. Allez-vous retrouver de l'énergie si vous buvez 200 ml de lait écrémé et mangez 50 g de pain de blé ? La densité du lait écrémé est de 1036 kg/m 3 . (Répondre: Environ 1 MJ est consommé - assez.)

L'eau du bêcher a été versée dans un récipient chauffé par la flamme d'une lampe à alcool et évaporée. Calculer la masse d'alcool brûlé. Les pertes d'échauffement de la cuve et d'échauffement de l'air peuvent être négligées. (Répondre: 1,26 g.)

• Quelle quantité de chaleur sera dégagée lors de la combustion complète d'1 tonne d'anthracite ? (Répondre: 26.8. 109 J.)
• Quelle masse de biogaz faut-il brûler pour dégager 50 MJ de chaleur ? (Réponse : 2 kg.)
• Quelle est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion de 5 litres de mazout. Radeau ness prendre du fioul égal à 890 kg / m 3. (Répondre: environ 173 MJ.)

Sur la boîte de bonbons, il est écrit : la teneur en calories de 100 g est de 580 kcal. Exprimer la teneur en nyl du produit en J.

Lisez les étiquettes des différents produits alimentaires. Notez l'énergie Moi avec quelle valeur (contenu calorique) des produits, en l'exprimant en joules ou ka-Yuri (kilocalories).

En faisant du vélo pendant 1 heure, vous dépensez environ 2 260 000 J d'énergie. Reconstituerez-vous votre réserve d'énergie si vous mangez 200 g de cerises ?

DANS Cette leçon la notion d'humidité absolue et relative de l'air sera introduite, les termes et grandeurs associés à ces notions seront abordés : vapeur saturée, point de rosée, appareils de mesure de l'humidité. Au cours de la leçon, nous nous familiariserons avec les tables de densité et de pression de vapeur saturée et la table psychrométrique.

L'humidité est un paramètre très important pour l'homme. environnement, car notre corps réagit très activement à ses changements. Par exemple, un tel mécanisme de régulation du fonctionnement du corps comme la transpiration est directement lié à la température et à l'humidité de l'environnement. À une humidité élevée, les processus d'évaporation de l'humidité de la surface de la peau sont pratiquement compensés par les processus de sa condensation et l'évacuation de la chaleur du corps est perturbée, ce qui entraîne des violations de la thermorégulation. À faible humidité, les processus d'évaporation de l'humidité prévalent sur les processus de condensation et le corps perd trop de liquide, ce qui peut entraîner une déshydratation.

La valeur de l'humidité est importante non seulement pour les humains et les autres organismes vivants, mais aussi pour le flux procédés technologiques. Par exemple, en raison de propriété connue l'eau conduit l'électricité, sa teneur dans l'air peut gravement affecter le bon fonctionnement de la plupart des appareils électriques.

De plus, la notion d'humidité est le critère le plus important pour évaluer conditions météorologiques que tout le monde connaît grâce aux prévisions météorologiques. Il est à noter que si nous comparons l'humidité à différents moments de l'année dans l'habituel pour nous conditions climatiques, alors elle est plus élevée en été et plus faible en hiver, ce qui est notamment lié à l'intensité des processus d'évaporation à différentes températures.

Les principales caractéristiques de l'air humide sont :

1. densité de vapeur d'eau dans l'air;
2. humidité relative.

L'air est un gaz composé, il contient de nombreux gaz différents, dont la vapeur d'eau. Pour estimer sa quantité dans l'air, il est nécessaire de déterminer la masse de vapeur d'eau dans un certain volume alloué - cette valeur caractérise la densité. La densité de vapeur d'eau dans l'air s'appelle humidité absolue.

Définition.Humidité absolue de l'air- la quantité d'humidité contenue dans un mètre cube d'air.

Désignationhumidité absolue: (ainsi que la notation habituelle pour la densité).

Unitéshumidité absolue: (en SI) ou (pour la commodité de mesurer la petite quantité de vapeur d'eau dans l'air).

Formule calculs humidité absolue:

Désignations :

Masse de vapeur (eau) dans l'air, kg (en SI) ou g ;

Le volume d'air dans lequel la masse de vapeur indiquée est contenue, .

D'une part, l'humidité absolue de l'air est une valeur compréhensible et pratique, car elle donne une idée de la teneur en eau spécifique de l'air en masse, d'autre part, cette valeur est gênante du point de vue de la sensibilité à l'humidité des organismes vivants. Il s'avère que, par exemple, une personne ne ressent pas la teneur en masse de l'eau dans l'air, mais sa teneur par rapport à la valeur maximale possible.

Pour décrire cette perception, une quantité telle que humidité relative.

Définition.Humidité relative- une valeur indiquant l'éloignement de la vapeur par rapport à la saturation.

C'est-à-dire la valeur de l'humidité relative, en termes simples, montre ce qui suit : si la vapeur est loin de la saturation, alors l'humidité est faible, si elle est proche, elle est élevée.

Désignationhumidité relative: .

Unitéshumidité relative: %.

Formule calculs humidité relative:

Notation:

Densité de vapeur d'eau (humidité absolue), (en SI) ou ;

Densité de vapeur d'eau saturée à une température donnée, (en SI) ou .

Comme le montre la formule, il contient l'humidité absolue, avec laquelle nous sommes déjà familiers, et la densité de vapeur saturée à la même température. La question se pose, comment déterminer la dernière valeur? Pour cela il y a dispositifs spéciaux. Nous considérerons condensationhygromètre(Fig. 4) - un appareil qui sert à déterminer le point de rosée.

Définition.point de rosée est la température à laquelle la vapeur devient saturée.

Riz. 4. Hygromètre à condensation ()

Un liquide qui s'évapore facilement, par exemple de l'éther, est versé à l'intérieur du récipient de l'appareil, un thermomètre (6) est inséré et de l'air est pompé à travers le récipient à l'aide d'une poire (5). En raison de l'augmentation de la circulation de l'air, une évaporation intensive de l'éther commence, la température du récipient diminue à cause de cela et de la rosée apparaît sur le miroir (4) (gouttelettes de vapeur condensée). Au moment où la rosée apparaît sur le miroir, la température est mesurée à l'aide d'un thermomètre, et cette température est le point de rosée.

Que faire de la valeur de température obtenue (point de rosée) ? Il existe un tableau spécial dans lequel les données sont saisies - quelle densité de vapeur d'eau saturée correspond à chaque point de rosée spécifique. Ça devrait être noté fait utile qu'avec une augmentation de la valeur du point de rosée, la valeur de la densité de vapeur saturée correspondante augmente également. En d'autres termes, plus l'air est chaud, plus il peut contenir d'humidité, et inversement, plus l'air est froid, plus sa teneur maximale en vapeur est faible.

Considérons maintenant le principe de fonctionnement d'autres types d'hygromètres, appareils de mesure des caractéristiques d'humidité (du grec hygros - "humide" et metreo - "je mesure").

Hygromètre à cheveux(Fig. 5) - un appareil de mesure de l'humidité relative, dans lequel les cheveux, par exemple les cheveux humains, agissent comme un élément actif.

L'action d'un hygromètre à cheveux est basée sur la propriété des cheveux sans graisse de changer de longueur avec les changements d'humidité de l'air (avec une humidité croissante, la longueur des cheveux augmente, avec une diminution, elle diminue), ce qui permet de mesurer l'humidité relative . Les cheveux sont tendus sur une armature métallique. Le changement de la longueur des cheveux est transmis à la flèche se déplaçant le long de l'échelle. Il convient de rappeler que l'hygromètre à cheveux donne des valeurs d'humidité relative imprécises et qu'il est principalement utilisé à des fins domestiques.

Plus pratique à utiliser et précis est un tel appareil de mesure de l'humidité relative en tant que psychromètre (de l'autre grec ψυχρός - «froid») (Fig. 6).

Le psychromètre se compose de deux thermomètres, qui sont fixés sur une échelle commune. L'un des thermomètres est appelé humide, car il est enveloppé de cambric, qui est immergé dans un réservoir d'eau situé à l'arrière de l'appareil. L'eau s'évapore du tissu humide, ce qui conduit au refroidissement du thermomètre, le processus de réduction de sa température se poursuit jusqu'à ce qu'il atteigne le stade jusqu'à ce que la vapeur près du tissu humide atteigne la saturation et que le thermomètre commence à afficher la température du point de rosée. Ainsi, un thermomètre à bulbe humide indique une température inférieure ou égale à la température ambiante réelle. Le deuxième thermomètre est appelé sec et indique la température réelle.

Sur le boîtier de l'appareil, en règle générale, la table dite psychrométrique est également représentée (tableau 2). A l'aide de ce tableau, l'humidité relative de l'air ambiant peut être déterminée à partir de la valeur de température indiquée par le bulbe sec et de la différence de température entre le bulbe sec et le bulbe humide.

Cependant, même sans un tel tableau à portée de main, vous pouvez déterminer approximativement la quantité d'humidité en utilisant principe suivant. Si les lectures des deux thermomètres sont proches l'une de l'autre, l'évaporation de l'eau d'un thermomètre humide est presque entièrement compensée par la condensation, c'est-à-dire que l'humidité de l'air est élevée. Si, au contraire, la différence entre les lectures du thermomètre est importante, l'évaporation du tissu humide l'emporte sur la condensation et l'air est sec et l'humidité est faible.

Passons aux tableaux qui vous permettent de déterminer les caractéristiques de l'humidité de l'air.

Languette. 1. Densité et pression de vapeur d'eau saturée

Encore une fois, nous constatons que, comme mentionné précédemment, la valeur de la densité de vapeur saturante augmente avec sa température, il en va de même pour la pression de vapeur saturante.

Languette. 2. Tableau psychométrique

Rappelez-vous que l'humidité relative est déterminée par la valeur des lectures de bulbe sec (première colonne) et la différence entre les lectures sèches et humides (première rangée).

Dans la leçon d'aujourd'hui, nous nous sommes familiarisés avec une caractéristique importante de l'air - son humidité. Comme nous l'avons déjà dit, l'humidité pendant la saison froide (en hiver) diminue et pendant la saison chaude (été), elle augmente. Il est important de pouvoir réguler ces phénomènes, par exemple, s'il est nécessaire d'augmenter l'humidité, placer plusieurs réservoirs d'eau à l'intérieur en hiver pour favoriser les processus d'évaporation, mais cette méthode ne sera efficace qu'à une température appropriée, qui est plus élevée qu'à l'extérieur.

Dans la prochaine leçon, nous verrons quel est le travail du gaz et le principe de fonctionnement d'un moteur à combustion interne.

Bibliographie

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Devoirs

Pour quantification Les mesures d'humidité utilisent l'humidité absolue et relative.

L'humidité absolue est mesurée par la densité de vapeur d'eau dans l'air, ou sa pression.

L'humidité relative B donne une idée plus claire du degré d'humidité de l'air. L'humidité relative est mesurée par un nombre indiquant le pourcentage d'humidité absolue de la densité de vapeur d'eau nécessaire pour saturer l'air à sa température actuelle :

L'humidité relative peut également être déterminée par la pression de vapeur, car la pression de vapeur est pratiquement proportionnelle à sa densité .. Par conséquent, B peut également être défini comme suit: l'humidité relative est mesurée par un nombre indiquant de combien de pourcentage l'humidité absolue est de la pression de vapeur d'eau saturant l'air à sa température actuelle :

Ainsi, l'humidité relative est déterminée non seulement par l'humidité absolue, mais également par la température de l'air. Lors du calcul de l'humidité relative, les valeurs ou doivent être extraites des tableaux (voir tableau 9.1).

Découvrons comment un changement de température de l'air peut affecter son humidité. Soit l'humidité absolue de l'air à Puisque la densité de la vapeur d'eau saturante à 22 ° C est (tableau 9.1), alors l'humidité relative B est d'environ 50%.

Supposons maintenant que la température de cet air descende à 10°C, alors que la densité reste la même. Ensuite, l'humidité relative de l'air sera de 100%, c'est-à-dire que l'air sera saturé de vapeur d'eau. Si la température descend à 6 ° C (par exemple, la nuit), un kg de vapeur d'eau se condensera de chaque mètre cube d'air (la rosée tombera).

Tableau 9.1. Pression et densité de vapeur d'eau saturante à différentes températures

La température à laquelle l'air se sature en vapeur d'eau pendant le refroidissement s'appelle le point de rosée. Dans l'exemple ci-dessus, le point de rosée est Notez qu'avec un point de rosée connu, l'humidité absolue de l'air peut être trouvée dans le tableau. 9.1, puisqu'elle est égale à la densité de vapeur saturante au point de rosée.

Un des les caractéristiques les plus importantes air comprimé utilisé dans l'industrie, l'industrie alimentaire, la médecine et d'autres industries est l'humidité. Cet article donne une définition du concept "d'humidité de l'air", des tableaux sont donnés pour déterminer le point de rosée en fonction de la température et de l'humidité relative, des valeurs de pression de vapeur saturée à la surface de l'eau et de la glace, et des valeurs d'humidité absolue . Et aussi, un tableau de facteurs de correction pour convertir l'humidité relative de l'air saturé par rapport à l'eau en humidité relative de l'air saturé par rapport à la glace.

La plupart définition générale est-ce: humidité- Il s'agit d'une mesure caractérisant la teneur en vapeur d'eau de l'air (ou d'un autre gaz). Cette définition, bien sûr, ne prétend pas être "à forte intensité scientifique", mais donne le concept physique d'humidité.

Pour quantifier "l'humidité" des gaz, les caractéristiques suivantes sont le plus souvent utilisées :

• pression partielle de vapeur d'eau (p)- la pression, qui aurait de la vapeur d'eau, qui fait partie de l'air atmosphérique ou comprimé, si elle occupait à elle seule un volume égal au volume d'air à la même température. La pression totale d'un mélange de gaz est égale à la somme des pressions partielles des composants individuels de ce mélange .
• humidité relative- est défini comme le rapport de l'humidité réelle de l'air à son humidité maximale possible, c'est-à-dire que l'humidité relative montre combien d'humidité supplémentaire n'est pas suffisante pour que la condensation commence dans des conditions environnementales données. Plus "scientifique" est la formulation suivante : l'humidité relative est une valeur définie comme le rapport de la pression partielle de vapeur d'eau (p) à la pression de vapeur saturante à une température donnée, exprimée en pourcentage.
• température du point de rosée(givre), est définie comme la température à laquelle la pression partielle de vapeur saturée par rapport à l'eau (glace) est égale à la pression partielle de vapeur d'eau dans le gaz à caractériser. C'est-à-dire qu'il s'agit de la température à laquelle le processus de condensation de l'humidité commence. Valeur pratique Le point de rosée est qu'il montre quelle est la quantité maximale d'humidité qui peut être contenue dans l'air à une température donnée. En effet, la quantité réelle d'eau qui peut être retenue dans un volume d'air constant ne dépend que de la température. La notion de point de rosée est la plus pratique paramètre technique. Connaissant la valeur du point de rosée, on peut dire en toute sécurité que la quantité d'humidité dans un volume d'air donné ne dépassera pas une certaine valeur.
• humidité absolue, défini comme la teneur massique en eau par unité de volume de gaz. c'est une valeur indiquant la quantité de vapeur d'eau contenue dans un volume d'air donné, c'est la plus concept général, il est exprimé en g/m3. Lorsque l'humidité du gaz est très faible, un paramètre tel que teneur en humidité, dont l'unité est le ppm (parties par million - parties par million). Il s'agit d'une valeur absolue qui caractérise le nombre de molécules d'eau par million de molécules de l'ensemble du mélange. Cela ne dépend ni de la température ni de la pression. C'est compréhensible, le nombre de molécules d'eau ne peut pas augmenter ou diminuer avec les changements de pression et de température.

Les dépendances de la pression de vapeur saturante sur une surface plane d'eau et de glace sur la température, obtenues théoriquement sur la base de l'équation de Clausius-Clapeyron et vérifiées avec les données expérimentales de nombreux chercheurs, sont recommandées pour la pratique météorologique par l'Organisation météorologique mondiale (OMM) :

ln p sw =-6094.4692T -1 +21.1249952-0.027245552 T+0.000016853396T 2 +2.4575506 lnT
ln p si = -5504.4088T -1 - 3.5704628-0.017337458T+ 0.0000065204209T 2 + 6.1295027 lnT,

où p sw est la pression de vapeur saturante au-dessus d'une surface d'eau plate (Pa);
p si - pression de vapeur saturée sur une surface de glace plate (Pa);
T - température (K).

Les formules ci-dessus sont valables pour des températures de 0 à 100 ºC (pour p sw) et de -0 à -100 ºC (pour p si). Dans le même temps, l'OMM recommande la première formule pour les températures négatives pour l'eau surfondue (jusqu'à -50 ºC).

Il est évident que ces formules sont assez lourdes et peu pratiques pour Travaux pratiques, par conséquent, dans les calculs, il est beaucoup plus pratique d'utiliser des données prêtes à l'emploi résumées dans des tableaux spéciaux. Voici quelques-uns de ces tableaux.

Tableau 1. Définitions du point de rosée en fonction de la température et de l'humidité relative de l'air

Tableau 2. Pressions de vapeur saturante sur une surface plane d'eau (p sw) et de glace (p si).

Tableau 3. Valeurs de pression de vapeur saturante au-dessus d'une surface d'eau plate (p sw).

Tableau 4. Valeurs de l'humidité absolue du gaz avec une humidité relative de 100% pour l'eau à différentes températures.

Voici un exemple d'utilisation des tableaux ci-dessus dans activités pratiques: d'une capacité de 10 m 3 / min "aspire" 10 mètres cubes par minute air atmosphérique.

Trouvons la quantité d'eau contenue dans 10 mètres cubes d'air atmosphérique avec comme paramètres température +25 °C, humidité relative 85 %. Selon le tableau 4, l'air à une température de +25 ° C et à cent pour cent d'humidité contient 23,04 g / m 3 d'eau. Cela signifie qu'à 85% d'humidité, un mètre cube d'air contiendra 0,85 * 23,04 \u003d 19,584 g d'eau et dix - 195,84 g.

Au cours du processus de compression de l'air, le volume occupé par celui-ci diminuera. Le volume réduit d'air comprimé à une pression de 6 bar peut être calculé sur la base de la loi de Boyle-Mariotte (la température de l'air ne change pas de manière significative) :

P1 x V1 = P2 x V2

V2 = (P1 x V1) / P2

Où P1- pression atmosphérique égale à 1,013 bar ;
V2\u003d (1,013 bar x 10 m 3) / (6 + 1,013) bar \u003d 1,44 m 3.

C'est-à-dire que 10 mètres cubes d'air atmosphérique, en cours de compression, se sont "transformés" en 1,44 m 3 d'air comprimé, avec une surpression de 6 bars, à la sortie du compresseur.