ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΥΔΡΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ
Γράφω: [email προστατευμένο]
Ώρες λειτουργίας: Δευ-Παρασκευή από 9-00 έως 18-00 (χωρίς μεσημεριανό)
Πίνακας υγρασίας
Ακολουθεί πίνακας απόλυτης και σχετικής υγρασίας αέρα.
| Σχετική υγρασία | 10% | 20% | 30% | 40% | 50% | 60% | 70% | 80% | 90% | 100% |
| Θερμοκρασία αέρα, C | Απόλυτη υγρασία, g/m3 Σημείο δρόσου, C |
|||||||||
| 50 | 8,3 | 16,6 | 24,9 | 33,2 | 41,5 | 49,8 | 58,1 | 66,4 | 74,7 | 83 |
| 8 | 19 | 26 | 32 | 36 | 40 | 43 | 45 | 48 | 50 | |
| 45 | 6,5 | 13,1 | 19,6 | 26,2 | 32,7 | 39,3 | 45,8 | 52,4 | 58,9 | 65,4 |
| 4 | 15 | 22 | 27 | 32 | 36 | 38 | 41 | 43 | 45 | |
| 40 | 5,1 | 10,2 | 15,3 | 20,5 | 25,6 | 30,7 | 35,8 | 40,9 | 46 | 51,1 |
| 1 | 11 | 18 | 23 | 27 | 30 | 33 | 36 | 38 | 40 | |
| 35 | 4 | 7,9 | 11,9 | 15,8 | 19,8 | 23,8 | 27,7 | 31,7 | 35,6 | 39,6 |
| -2 | 8 | 14 | 18 | 21 | 25 | 28 | 31 | 33 | 35 | |
| 30 | 3 | 6,1 | 9,1 | 12,1 | 15,2 | 18,2 | 21,3 | 24,3 | 27,3 | 30,4 |
| -6 | 3 | 10 | 14 | 18 | 21 | 24 | 26 | 28 | 30 | |
| 25 | 2,3 | 4,6 | 6,9 | 9,2 | 11,5 | 13,8 | 16,1 | 18,4 | 20,7 | 23 |
| -8 | 0 | 5 | 10 | 13 | 16 | 19 | 21 | 23 | 25 | |
| 20 | 1,7 | 3,5 | 5,2 | 6,9 | 8,7 | 10,4 | 12,1 | 13,8 | 15,6 | 17,3 |
| -12 | -4 | 1 | 5 | 9 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | |
| 15 | 1,3 | 2,6 | 3,9 | 5,1 | 6,4 | 7,7 | 9 | 10,3 | 11,5 | 12,8 |
| -16 | -7 | -3 | 1 | 4 | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 | |
| 10 | 0,9 | 1,9 | 2,8 | 3,8 | 4,7 | 5,6 | 6,6 | 7,5 | 8,5 | 9,4 |
| -19 | -11 | -7 | -3 | 0 | 1 | 4 | 6 | 8 | 10 | |
| 5 | 0,7 | 1,4 | 2 | 2,7 | 3,4 | 4,1 | 4,8 | 5,4 | 6,1 | 6,8 |
| -23 | -15 | -11 | -7 | -5 | -2 | 0 | 2 | 3 | 5 | |
| 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 1,9 | 2,4 | 2,9 | 3,4 | 3,9 | 4,4 | 4,8 |
| -26 | -19 | -14 | -11 | -8 | -6 | -4 | -3 | -2 | 0 | |
| -5 | 0,3 | 0,7 | 1 | 1,4 | 1,7 | 2,1 | 2,4 | 2,7 | 3,1 | 3,4 |
| -29 | -22 | -18 | -15 | -13 | -11 | -8 | -7 | -6 | -5 | |
| -10 | 0,2 | 0,5 | 0,7 | 0,9 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,9 | 2,1 | 2,3 |
| -34 | -26 | -22 | -19 | -17 | -15 | -13 | -11 | -11 | -10 | |
| -15 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1 | 1,1 | 1,3 | 1,5 | 1,6 |
| -37 | -30 | -26 | -23 | -21 | -19 | -17 | -16 | -15 | -15 | |
| -20 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
| -42 | -35 | -32 | -29 | -27 | -25 | -24 | -22 | -21 | -20 | |
| -25 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
| -45 | -40 | -36 | -34 | -32 | -30 | -29 | -27 | -26 | -25 |
Αυτή η σελίδα παρέχει πληροφορίες για την απόλυτη και σχετική υγρασία αέρα σε μορφή πίνακα.
Το ψυχόμετρο του August αποτελείται από δύο υδραργυρικά θερμόμετρα τοποθετημένα σε βάση ή τοποθετημένα σε μια κοινή θήκη. Η μπάλα του ενός θερμομέτρου τυλίγεται σε ένα λεπτό καμπρικό ύφασμα, χαμηλώνεται σε ένα ποτήρι απεσταγμένο νερό.
Όταν χρησιμοποιείτε το ψυχόμετρο Αυγούστου, η απόλυτη υγρασία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο Rainier:
A = f-a(t-t1)H,
όπου ένας - απόλυτη υγρασία; f είναι η μέγιστη τάση των υδρατμών στη θερμοκρασία υγρού λαμπτήρα (βλ.
πίνακας 2); α - ψυχρομετρικός συντελεστής, t - ξηρό θερμόμετρο. t1 - θερμοκρασία υγρού θερμομέτρου. H - βαρομετρική πίεση τη στιγμή του προσδιορισμού.
Εάν ο αέρας είναι εντελώς ακίνητος, τότε a = 0,00128.
Παρουσία ασθενούς κίνησης αέρα (0,4 m/s) a = 0,00110. Η μέγιστη και η σχετική υγρασία υπολογίζονται όπως υποδεικνύεται στη σελ.
| Θερμοκρασία αέρα (°C) | Θερμοκρασία αέρα (°C) | Τάση υδρατμών (mmHg) | Θερμοκρασία αέρα (°C) | Τάση υδρατμών (mmHg) Υγρασία αέρα |
|
| -20 - 15 -10 -5 -3 -4 0 +1 +2,0 +4,0 +6,0 +8,0 +10,0 +11,0 +12,0 |
0,94 1.44 2.15 3.16 3,67 4,256 4,579 4,926 5,294 6,101 7,103 8.045 9,209 9,844 10,518 |
+13,0 +14,0 +15,0 +16,0 +17,0 +18,0 +19,0 +20,0 +21,0 +22,0 +24,0 +25,0 +27,0 +30,0 +32,0 |
11,231 11,987 12,788 13,634 14,530 15,477 16.477 17,735 18,650 19,827 22,377 23,756 26,739 31,842 35,663 |
+35,0 +37,0 +40,0 +45,0 +55,0 +70,0 +100,0 |
42,175 47,067 55,324 71,88 118,04 233,7 760,0 |
Πίνακας 3.
Προσδιορισμός σχετικής υγρασίας με μετρήσεις
ψυχόμετρο αναρρόφησης (ποσοστό) 
Πίνακας 4.
Προσδιορισμός σχετικής υγρασίας αέρα σύμφωνα με τις ενδείξεις ξηρών και υγρών θερμομέτρων στο ψυχόμετρο Αυγούστου υπό κανονικές συνθήκες ήρεμης και ομοιόμορφης κίνησης αέρα στο δωμάτιο με ταχύτητα 0,2 m/s 
Υπάρχουν ειδικοί πίνακες για τον προσδιορισμό της σχετικής υγρασίας (πίνακες 3, 4).
Πιο ακριβείς μετρήσεις παρέχονται από το ψυχόμετρο Assmann (Εικ. 3). Αποτελείται από δύο θερμόμετρα που περικλείονται σε μεταλλικούς σωλήνες, μέσω των οποίων ο αέρας αναρροφάται ομοιόμορφα χρησιμοποιώντας έναν ανεμιστήρα που βρίσκεται στο επάνω μέρος της συσκευής.
Η δεξαμενή υδραργύρου ενός από τα θερμόμετρα τυλίγεται σε ένα κομμάτι καμβρίου, το οποίο υγραίνεται με απεσταγμένο νερό χρησιμοποιώντας μια ειδική πιπέτα πριν από κάθε προσδιορισμό. Αφού βρέξει το θερμόμετρο, ενεργοποιήστε τον ανεμιστήρα με το κλειδί και κρεμάστε τη συσκευή σε ένα τρίποδο. Μετά από 4-5 λεπτά, καταγράψτε τις ενδείξεις των ξηρών και υγρών θερμομέτρων. Εφόσον η υγρασία εξατμίζεται και η θερμότητα απορροφάται από την επιφάνεια μιας σφαίρας υδραργύρου, ενός υγρού θερμομέτρου, θα δείξει χαμηλότερη θερμοκρασία.
Η απόλυτη υγρασία υπολογίζεται με τον τύπο Sprung: 
όπου Α είναι η απόλυτη υγρασία. f είναι η μέγιστη τάση των υδρατμών στη θερμοκρασία υγρού λαμπτήρα. 0,5 - σταθερός ψυχομετρικός συντελεστής (διόρθωση για την ταχύτητα του αέρα). t - ξηρή θερμοκρασία λαμπτήρα. t1 - θερμοκρασία υγρού θερμομέτρου. H - βαρομετρική πίεση; 755 - μέση βαρομετρική πίεση (καθορίζεται σύμφωνα με τον πίνακα 2).
Η μέγιστη υγρασία (F) προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τον Πίνακα 2 με βάση τη θερμοκρασία ξηρού λαμπτήρα.
Η σχετική υγρασία (R) υπολογίζεται με τον τύπο:
όπου R είναι η σχετική υγρασία. Α - απόλυτη υγρασία. F είναι η μέγιστη υγρασία σε θερμοκρασία ξηρού λαμπτήρα.
Για τον προσδιορισμό των διακυμάνσεων της σχετικής υγρασίας με την πάροδο του χρόνου, χρησιμοποιείται μια συσκευή υγρογράφου.
Η συσκευή έχει σχεδιαστεί παρόμοια με έναν θερμογράφο, αλλά το τμήμα υποδοχής του υγρογράφου είναι μια τούφα τρίχας χωρίς λίπος.
Ρύζι. 3. Ψυχόμετρο αναρρόφησης Assmann:
1 - μεταλλικοί σωλήνες.
2 - θερμόμετρα υδραργύρου.
3 - οπές για την έξοδο του αναρροφημένου αέρα.
4 - κλιπ για την ανάρτηση του ψυχόμετρου.
5 - πιπέτα για βρέξιμο του υγρού θερμομέτρου.
1. Οι ενδείξεις του ξηρού θερμομέτρου του ψυχρομέτρου αναρρόφησης είναι 20°C, του υγρού θερμομέτρου 10°C. Βρείτε τη σχετική υγρασία στο σαλόνι. Δώστε της μια βαθμολογία υγιεινής.
2. Οι ενδείξεις του ξηρού θερμομέτρου του ψυχρομέτρου αναρρόφησης στο σαλόνι είναι 22°C, του υγρού θερμομέτρου είναι 14,5°C. Αξιολογήστε τις συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας στο δωμάτιο.
Στο κατάστημα σφυρηλάτησης, η θερμοκρασία του ξηρού θερμομέτρου του ψυχρομέτρου αναρρόφησης είναι 23°C, του υγρού θερμομέτρου είναι 13,5 C. Αξιολογήστε τις συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας στο συνεργείο.
4. Με ποιους τρόπους θα χάσει ένα άτομο θερμότητα εάν η θερμοκρασία του αέρα και των τοίχων στο δωμάτιο είναι 37°C, η υγρασία είναι 45% και η ταχύτητα του αέρα είναι 0,4 m/sec;
Σχετική υγρασία αέρα σε προσδιορισμό θερμοκρασίας με ψυχόμετρο (Πίνακας)
Προσδιορίστε υπό ποιες συνθήκες η θερμική ευεξία ενός ατόμου θα είναι καλύτερη:
α) σε θερμοκρασία αέρα 30°C, υγρασία 40%, ταχύτητα κίνησης
αέρας 0,8 m/sec.
β) σε θερμοκρασία αέρα 28°C, υγρασία 85%, ταχύτητα
αέρας 0,2 m/sec.
6. Σε ποιες συνθήκες θα νιώσει ένα άτομο πιο κρύο:
α) σε θερμοκρασία αέρα 14°C, υγρασία 40%
β) σε θερμοκρασία αέρα 14°C, υγρασία 80%
Κάτω από ποιες συνθήκες θα υπερθερμανθεί ένα άτομο:
α) σε θερμοκρασία αέρα 40°C, υγρασία 40%
β) σε θερμοκρασία αέρα 40°C, υγρασία 90%
8. Σε ποιο εργαστήριο είναι προτιμότερο το μικροκλίμα;
α) στο εργαστήριο 1, η θερμοκρασία του αέρα και του τοίχου είναι 38°C, η υγρασία του αέρα είναι 70%,
ταχύτητα αέρα 0,3 m/sec.
β) στο εργαστήριο 2, η θερμοκρασία του αέρα και του τοίχου είναι 39 C, η υγρασία του αέρα είναι 35%,
ταχύτητα αέρα 0,8 m/sec.
Στο χειρουργείο η θερμοκρασία του αέρα είναι 22 C, η υγρασία 43%, η ταχύτητα του αέρα 0,3 m/sec. Κάντε μια εκτίμηση υγιεινής του μικροκλίματος του χειρουργείου.
10. Στους θαλάμους του κέντρου εγκαυμάτων η θερμοκρασία του αέρα είναι 25°C, σχετική υγρασία 52%, ταχύτητα αέρα 0,15 m/sec.
Είναι συμβατό;
μικροκλίμα των ιατρικών χώρων σύμφωνα με τα πρότυπα υγιεινής
Παράρτημα αρ. 5
Πίνακας Νο. 1 Προσδιορισμός σχετικής υγρασίας σύμφωνα με τις μετρήσεις ενός ψυχόμετρου αναρρόφησης, %
| Ενδείξεις | Ενδείξεις υγρού θερμομέτρου, °C | ||||||||||||||||||||||||||
| ξηρός βολβός °C | 10,0 | 10,5 | 11,0 | 11,5 | 12,0 | 12,5 | 13,0 | 13,5 | 14,0 | 14,5 | 15,0 | 15,5 | 16,0 | 16,5 | 17,0 | 17,5 | 18,0 | 18,5 | 19,0 | 19,5 | 20,0 | 20,5 | 21,0 | 21,5 | 22,0 | 22,5 | 23,0 |
| 17,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| 18,0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 18,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| 19,0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 19,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| 20,0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 20,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| 21,0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 21,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| 22,0 | |||||||||||||||||||||||||||
| 22,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| 23,0 |
Παράρτημα αρ. 6
Πίνακας Νο 2 Πρότυπα υγιεινής για παραμέτρους μικροκλίματος για διαφορετικούς χώρους
⇐ Προηγούμενο1234567
Ημερομηνία δημοσίευσης: 2015-09-17; Διαβάστε: 3046 | Παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων σελίδας
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.001 s)…
Υπολογισμός απόλυτης υγρασίας (υγρασίας) αέρα
Η απόλυτη υγρασία υπολογίζεται με τον τύπο:
όπου f είναι η μέγιστη υγρασία αέρα (βλ.
τραπέζι 2,2 με θερμοκρασία «υγρού» θερμομέτρου), g/m3;
tc και tв – θερμοκρασίες «ξηρού» και «υγρού» θερμομέτρων, °C.
B – βαρομετρική πίεση, mm Hg.
Μέθοδοι για τη διασφάλιση των απαιτούμενων παραμέτρων μικροκλίματος
εγκαταστάσεις παραγωγής
Η δημιουργία βέλτιστων μετεωρολογικών συνθηκών σε βιομηχανικούς χώρους είναι ένα σύνθετο έργο, η λύση του οποίου πηγαίνει στις ακόλουθες κατευθύνσεις.
Ορθολογικές λύσεις χωροταξικού σχεδιασμού και σχεδιασμού για βιομηχανικά κτίρια . Τα hot shops βρίσκονται, όποτε είναι δυνατόν, σε κτίρια ενός ορόφου, ενός και δύο κόλπων.
Οι εσωτερικές αυλές είναι τοποθετημένες με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται καλός αερισμός. Δεν συνιστάται η τοποθέτηση επεκτάσεων περιμετρικά του κτιρίου που θα παρεμπόδιζαν τη ροή του καθαρού αέρα.
Το ίδιο το κτίριο είναι τοποθετημένο έτσι ώστε ο διαμήκης άξονας του φαναριού αερισμού να σχηματίζει γωνία 90...60° με την κατεύθυνση του καλοκαιρινού ανέμου που επικρατεί. Για προστασία από την είσοδο κρύου αέρα στις εγκαταστάσεις παραγωγής, οι είσοδοι είναι εξοπλισμένες με κλειδαριές και οι πόρτες είναι εξοπλισμένες με αεροκουρτίνες.
Χρησιμοποιούν διπλά τζάμια παραθύρων, μονώνουν περιφράξεις, πατώματα κ.λπ.
Ορθολογική τοποθέτηση εξοπλισμού.Συνιστάται να τοποθετείτε τις κύριες πηγές θερμότητας απευθείας κάτω από το φανάρι αερισμού, κοντά στους εξωτερικούς τοίχους του κτιρίου και σε μια σειρά σε τέτοια απόσταση μεταξύ τους ώστε η θερμότητα που ρέει από αυτές να μην διασταυρώνεται στο χώρο εργασίας. Μην τοποθετείτε ψυκτικά υλικά στη διαδρομή του καθαρού αέρα.
Θα πρέπει να παρέχονται ξεχωριστοί χώροι για την ψύξη των ζεστών προϊόντων. Η καλύτερη λύση είναι να τοποθετήσετε εξοπλισμό που εκπέμπει θερμότητα σε απομονωμένους χώρους ή σε ανοιχτούς χώρους.
Μηχανοποίηση και αυτοματοποίηση παραγωγικών διαδικασιών.Τώρα γίνονται πολλά προς αυτή την κατεύθυνση. Εισάγεται η μηχανική φόρτωση κλιβάνων στη μεταλλουργία, μεταφορά με αγωγούςγια υγρό μέταλλο, συνεχή χύτευση χάλυβα κ.λπ.
Τηλεχειριστήριο και επιτήρησηεπιτρέπει σε πολλές περιπτώσεις να αφαιρέσετε ένα άτομο από δυσμενείς συνθήκες. Ένα παράδειγμα είναι το τηλεχειριστήριο των γερανών σε ζεστά καταστήματα.
Εισαγωγή πιο ορθολογικών τεχνολογικών διαδικασιών και εξοπλισμού.Για παράδειγμα, αντικατάσταση της θερμής μεθόδου επεξεργασίας μετάλλων με ψυχρή, θέρμανση με φλόγα με επαγωγή, δακτυλιωτοί κλιβάνοι στην παραγωγή τούβλων με τούνελ κ.λπ.
κ.λπ., καθώς και ορθολογική θερμομόνωση εξοπλισμού, προστασία των εργαζομένων διάφοροι τύποιοθόνες, ορθολογικός αερισμός και θέρμανση, εξορθολογισμός ωραρίων εργασίας και ανάπαυσης, χρήση ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού.
Πώς να υπολογίσετε τη σχετική υγρασία
Μεθοδολογία για τον προσδιορισμό των παραμέτρων μικροκλίματος για τους εργαζόμενους
τοποθεσίες προσωπικού παραγωγής
Παράμετροι μικροκλίματος σε εργαστηριακές εργασίεςορίζονται ως εξής:
1. Μετρήστε τη θερμοκρασία του αέρα στο δωμάτιο χρησιμοποιώντας τα «ξηρά» και «υγρές» θερμόμετρα του ψυχόμετρου Assmann, tsfΚαι tvfΑντίστοιχα, γράψτε το αποτέλεσμα στη στήλη «πραγματικές τιμές» του πρωτοκόλλου.
Προσδιορίστε τη βαρομετρική πίεση από το βαρόμετρο, V (mm Hg).
3. Προσδιορίστε την ταχύτητα κίνησης του αέρα στο χώρο εργασίας Sph χρησιμοποιώντας ένα ανεμόμετρο κύπελλου με ψηφιακή οθόνη.
Προσδιορίστε την περίοδο του έτους λαμβάνοντας υπόψη τη μέση ημερήσια εξωτερική θερμοκρασία που καθορίζεται για την επιλογή (π αν τναρ> +10 C, τότε η περίοδος του έτους ζεστός, Αν tnar< +10 С, то период года κρύο ).
Πίνακας 2.1
Προσδιορίστε την περίσσεια αισθητής θερμότητας Qex στο δωμάτιο χρησιμοποιώντας τον τύπο:
όπου QISP είναι η περίσσεια αισθητής θερμότητας, (kJ/h m3).
QЯВН – αισθητή θερμότητα στο συνεργείο, (kJ/h);
Προσδιορίστε σύμφωνα με το DSN 3.3.6.042-99 τις απαιτούμενες τιμές θερμοκρασίας tn, σχετική υγρασία jн, ταχύτητα κίνησης του αέρα στο χώρο εργασίας Сн (Παράρτημα A.2). Οι τυπικές τιμές των παραμέτρων μικροκλίματος επιλέγονται ανάλογα με την περίοδο του έτους, την κατηγορία βαρύτητας εργασίας, καθώς και την κατηγορία του δωματίου σύμφωνα με τις θερμικές συνθήκες. Έτσι, εάν το δωμάτιο είναι "ζεστό", τότε γίνονται αποδεκτές οι τιμές από τη στήλη "επιτρεπόμενο", εάν το δωμάτιο είναι "κρύο", τότε γίνονται αποδεκτές οι τιμές από τη στήλη "βέλτιστη".Οι μόνιμες θέσεις εργασίας αντιστοιχούν στην ελαφριά κατηγορία εργασίας ( 1α, 16), μη μόνιμες θέσεις εργασίας – μεσαίες και βαριές κατηγορίες εργασίας ( IIa, IIb, III).
Εισαγάγετε τα ληφθέντα δεδομένα στον πίνακα πρωτοκόλλου στη στήλη "κανονιστική τιμή".
12. Συγκρίνετε τα κανονιστικά δεδομένα με τα πραγματικά δεδομένα. Εξάγετε ένα συμπέρασμα σχετικά με τη συμμόρφωση του μικροκλίματος των χώρων παραγωγής με τις τυπικές τιμές σύμφωνα με το GOST 12.1.003-88 και το DSN 3.3.6.042-99.
Ζεύγη κορεσμένων και ακόρεστων
Κορεσμένος ατμός
Κατά την εξάτμιση, ταυτόχρονα με τη μετάβαση των μορίων από υγρό σε ατμό, συμβαίνει και η αντίστροφη διαδικασία. Κινούμενοι τυχαία πάνω από την επιφάνεια του υγρού, μερικά από τα μόρια που το άφησαν επιστρέφουν ξανά στο υγρό.
Εάν η εξάτμιση συμβεί σε ένα κλειστό δοχείο, τότε αρχικά ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό θα είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν πίσω στο υγρό. Επομένως, η πυκνότητα ατμών στο δοχείο θα αυξηθεί σταδιακά. Καθώς αυξάνεται η πυκνότητα των ατμών, αυξάνεται και ο αριθμός των μορίων που επιστρέφουν στο υγρό. Πολύ σύντομα ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό θα γίνει ίσος με τον αριθμό των μορίων ατμού που επιστρέφουν πίσω στο υγρό. Από αυτή τη στιγμή, ο αριθμός των μορίων ατμού πάνω από το υγρό θα είναι σταθερός. Για νερό στο θερμοκρασία δωματίουαυτός ο αριθμός είναι περίπου ίσος με $10^(22)$ μόρια ανά $1c$ ανά $1cm^2$ επιφάνειας. Εμφανίζεται η λεγόμενη δυναμική ισορροπία μεταξύ ατμού και υγρού.
Ο ατμός που βρίσκεται σε δυναμική ισορροπία με το υγρό του ονομάζεται κορεσμένος ατμός.
Αυτό σημαίνει ότι σε έναν δεδομένο όγκο σε μια δεδομένη θερμοκρασία δεν μπορεί να υπάρχει μεγαλύτερη ποσότητα ατμού.
Σε δυναμική ισορροπία, η μάζα του υγρού σε ένα κλειστό δοχείο δεν αλλάζει, αν και το υγρό συνεχίζει να εξατμίζεται. Με τον ίδιο τρόπο, η μάζα του κορεσμένου ατμού πάνω από αυτό το υγρό δεν αλλάζει, αν και ο ατμός συνεχίζει να συμπυκνώνεται.
Πίεση κορεσμένων ατμών.Όταν συμπιέζεται κορεσμένος ατμός, η θερμοκρασία του οποίου διατηρείται σταθερή, η ισορροπία θα αρχίσει πρώτα να διαταράσσεται: η πυκνότητα του ατμού θα αυξηθεί και ως αποτέλεσμα θα περάσουν περισσότερα μόρια από αέριο σε υγρό παρά από υγρό σε αέριο. αυτό θα συνεχιστεί έως ότου η συγκέντρωση ατμών στον νέο όγκο γίνει η ίδια, που αντιστοιχεί στη συγκέντρωση κορεσμένων ατμών σε μια δεδομένη θερμοκρασία (και αποκατασταθεί η ισορροπία). Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ο αριθμός των μορίων που αφήνουν το υγρό ανά μονάδα χρόνου εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία.
Έτσι, η συγκέντρωση των μορίων του κορεσμένου ατμού σε σταθερή θερμοκρασία δεν εξαρτάται από τον όγκο του.
Δεδομένου ότι η πίεση ενός αερίου είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση των μορίων του, η πίεση του κορεσμένου ατμού δεν εξαρτάται από τον όγκο που καταλαμβάνει. Η πίεση $р_0$ στην οποία το υγρό βρίσκεται σε ισορροπία με τους ατμούς του ονομάζεται πίεση κορεσμένου ατμού.
Όταν ο κορεσμένος ατμός συμπιέζεται, το μεγαλύτερο μέρος του μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση. Το υγρό καταλαμβάνει λιγότερο όγκο από ατμούς ίδιας μάζας. Ως αποτέλεσμα, ο όγκος του ατμού, ενώ η πυκνότητά του παραμένει αμετάβλητη, μειώνεται.
Εξάρτηση της πίεσης κορεσμένων ατμών από τη θερμοκρασία.Για ένα ιδανικό αέριο, ισχύει μια γραμμική εξάρτηση της πίεσης από τη θερμοκρασία σε σταθερό όγκο. Όπως εφαρμόζεται σε κορεσμένο ατμό με πίεση $р_0$, αυτή η εξάρτηση εκφράζεται από την ισότητα:
Εφόσον η πίεση των κορεσμένων ατμών δεν εξαρτάται από τον όγκο, επομένως εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία.
Η πειραματικά προσδιορισμένη εξάρτηση $P_0(T)$ διαφέρει από την εξάρτηση $p_0=nkT$ για ένα ιδανικό αέριο. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η πίεση των κορεσμένων ατμών αυξάνεται ταχύτερα από την πίεση ενός ιδανικού αερίου (τμήμα της καμπύλης $AB$). Αυτό γίνεται ιδιαίτερα προφανές εάν σχεδιάσετε μια ισοχώρη μέσω του σημείου $A$ (διακεκομμένη γραμμή). Αυτό συμβαίνει επειδή όταν ένα υγρό θερμαίνεται, μέρος του μετατρέπεται σε ατμό και η πυκνότητα του ατμού αυξάνεται.
Επομένως, σύμφωνα με τον τύπο $p_0=nkT$, η πίεση των κορεσμένων ατμών αυξάνεται όχι μόνο ως αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας του υγρού, αλλά και ως αποτέλεσμα της αύξησης της συγκέντρωσης των μορίων (πυκνότητα) του ατμού.Η κύρια διαφορά στη συμπεριφορά ενός ιδανικού αερίου και κορεσμένου ατμού είναι η αλλαγή της μάζας του ατμού με αλλαγή θερμοκρασίας σε σταθερό όγκο (σε κλειστό δοχείο) ή με αλλαγή όγκου σε σταθερή θερμοκρασία. Τίποτα τέτοιο δεν μπορεί να συμβεί με ένα ιδανικό αέριο (το MCT ενός ιδανικού αερίου δεν προβλέπει μια μετάβαση φάσης από αέριο σε υγρό).
Αφού εξατμιστεί όλο το υγρό, η συμπεριφορά του ατμού θα αντιστοιχεί στη συμπεριφορά ενός ιδανικού αερίου (τμήμα $BC$ της καμπύλης).
Ακόρεστος ατμός
Εάν σε ένα χώρο που περιέχει ατμούς ενός υγρού, μπορεί να συμβεί περαιτέρω εξάτμιση αυτού του υγρού, τότε ο ατμός που βρίσκεται σε αυτό το διάστημα είναι ακόρεστα.
Ο ατμός που δεν βρίσκεται σε ισορροπία με το υγρό του ονομάζεται ακόρεστος.
Οι ακόρεστοι ατμοί μπορούν να μετατραπούν σε υγρό με απλή συμπίεση. Μόλις αρχίσει αυτός ο μετασχηματισμός, ο ατμός που βρίσκεται σε ισορροπία με το υγρό γίνεται κορεσμένος.
Υγρασία αέρα
Η υγρασία του αέρα είναι η περιεκτικότητα σε υδρατμούς στον αέρα.
Ο ατμοσφαιρικός αέρας γύρω μας, λόγω της συνεχούς εξάτμισης του νερού από την επιφάνεια των ωκεανών, των θαλασσών, των δεξαμενών, του υγρού εδάφους και των φυτών, περιέχει πάντα υδρατμούς. Όσο περισσότεροι υδρατμοί υπάρχουν σε έναν ορισμένο όγκο αέρα, τόσο πιο κοντά βρίσκεται ο ατμός σε κατάσταση κορεσμού. Από την άλλη πλευρά, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα υδρατμών που απαιτείται για τον κορεσμό του.
Ανάλογα με την ποσότητα των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα σε μια δεδομένη θερμοκρασία, ο αέρας έχει ποικίλους βαθμούς υγρασίας.
Ποσοτικοποίηση υγρασίας
Για να ποσοτικοποιήσουν την υγρασία του αέρα, χρησιμοποιούν, ειδικότερα, τις έννοιες απόλυτοςΚαι σχετική υγρασία.
Η απόλυτη υγρασία είναι ο αριθμός των γραμμαρίων υδρατμών που περιέχονται σε $1m^3$ αέρα υπό δεδομένες συνθήκες, δηλαδή είναι η πυκνότητα υδρατμών $p$ εκφρασμένη σε g/$m^3$.
Σχετική υγρασίααέρας $φ$ είναι ο λόγος της απόλυτης υγρασίας αέρα $p$ προς την πυκνότητα $p_0$ των κορεσμένων ατμών στην ίδια θερμοκρασία.
Η σχετική υγρασία εκφράζεται ως ποσοστό:
$φ=((p)/(p_0))·100%$
Η συγκέντρωση ατμών σχετίζεται με την πίεση ($p_0=nkT$), επομένως η σχετική υγρασία μπορεί να οριστεί ως ποσοστό μερική πίεση$р$ ατμός στον αέρα στην πίεση $р_0$ του κορεσμένου ατμού στην ίδια θερμοκρασία:
$φ=((p)/(p_0))·100%$
Κάτω από μερική πίεσηκατανοούν την πίεση των υδρατμών που θα παρήγαγε εάν απουσίαζαν όλα τα άλλα αέρια στον ατμοσφαιρικό αέρα.
Αν υγρός αέραςδροσερό, τότε σε μια ορισμένη θερμοκρασία ο ατμός σε αυτό μπορεί να κορεσθεί. Με περαιτέρω ψύξη, οι υδρατμοί θα αρχίσουν να συμπυκνώνονται με τη μορφή δρόσου.
Σημείο δρόσου
Το σημείο δρόσου είναι η θερμοκρασία στην οποία πρέπει να κρυώσει ο αέρας προκειμένου οι υδρατμοί σε αυτόν να φτάσουν σε κατάσταση κορεσμού σε σταθερή πίεση και δεδομένη υγρασία αέρα. Όταν το σημείο δρόσου φτάσει στον αέρα ή σε αντικείμενα με τα οποία έρχεται σε επαφή, οι υδρατμοί αρχίζουν να συμπυκνώνονται. Το σημείο δρόσου μπορεί να υπολογιστεί από τις τιμές θερμοκρασίας και υγρασίας αέρα ή να προσδιοριστεί απευθείας υγρόμετρο συμπύκνωσης.Στο σχετική υγρασία αέρα$φ = 100%$ σημείο δρόσου συμπίπτει με τη θερμοκρασία του αέρα. Σε $φ
Ποσότητα θερμότητας. Ειδική θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας
Η ποσότητα της θερμότητας είναι ένα ποσοτικό μέτρο της αλλαγής εσωτερική ενέργειασώματα κατά την ανταλλαγή θερμότητας.
Η ποσότητα θερμότητας είναι η ενέργεια που εκπέμπει ένα σώμα κατά την ανταλλαγή θερμότητας (χωρίς να κάνει εργασία). Η ποσότητα της θερμότητας, όπως και η ενέργεια, μετριέται σε joules (J).
Ειδική θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας
Η θερμοχωρητικότητα είναι η ποσότητα θερμότητας που απορροφάται από ένα σώμα όταν θερμαίνεται κατά $1$ βαθμό.
Η θερμοχωρητικότητα ενός σώματος συμβολίζεται με το κεφαλαίο λατινικό γράμμα C.
Από τι εξαρτάται η θερμοχωρητικότητα ενός σώματος; Πρώτα απ 'όλα, από τη μάζα του. Είναι σαφές ότι η θέρμανση, για παράδειγμα, $1 $ κιλό νερού θα απαιτήσει περισσότερη θερμότητα από τη θέρμανση $200 $ γραμμάρια.
Τι γίνεται με τον τύπο της ουσίας; Ας κάνουμε ένα πείραμα. Ας πάρουμε δύο πανομοιότυπα δοχεία και, έχοντας ρίξει νερό με μάζα 400 $ g σε ένα από αυτά και φυτικό λάδι με μάζα 400 $ g στο άλλο, θα αρχίσουμε να τα θερμαίνουμε χρησιμοποιώντας πανομοιότυπους καυστήρες. Παρατηρώντας τις ενδείξεις του θερμομέτρου, θα δούμε ότι το λάδι θερμαίνεται πιο γρήγορα. Για να ζεστάνετε νερό και λάδι στην ίδια θερμοκρασία, το νερό πρέπει να ζεσταθεί περισσότερο. Αλλά όσο περισσότερο ζεσταίνουμε το νερό, τόσο περισσότερη θερμότητα δέχεται από τον καυστήρα.
Έτσι, για να θερμανθεί η ίδια μάζα διαφορετικών ουσιών στην ίδια θερμοκρασία απαιτείται διαφορετικές ποσότητεςζεστασιά. Η ποσότητα της θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος και, επομένως, η θερμοχωρητικότητα του εξαρτάται από τον τύπο της ουσίας από την οποία αποτελείται το σώμα.
Έτσι, για παράδειγμα, για να αυξηθεί η θερμοκρασία του νερού που ζυγίζει $1$ kg κατά $1°$С, απαιτείται ποσότητα θερμότητας ίση με $4200$ J και για να θερμανθεί η ίδια μάζα κατά $1°$С ηλιέλαιοη απαιτούμενη ποσότητα θερμότητας είναι 1700$ J.
Μια φυσική ποσότητα που δείχνει πόση θερμότητα απαιτείται για να θερμανθεί $1$ kg μιας ουσίας κατά $1°$C ονομάζεται ειδική θερμοχωρητικότητα αυτής της ουσίας.
Κάθε ουσία έχει τη δική της ειδική θερμότητα, το οποίο συμβολίζεται με το λατινικό γράμμα $с$ και μετριέται σε τζάουλ ανά χιλιόγραμμο βαθμό (J/(kg$·°$С)).
Η ειδική θερμοχωρητικότητα της ίδιας ουσίας σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης (στερεό, υγρό και αέριο) είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού είναι $4200$ J/(kg$·°$С), και η ειδική θερμοχωρητικότητα του πάγου είναι $2100$ J/(kg$·°$С). Το αλουμίνιο στη στερεά κατάσταση έχει ειδική θερμική ικανότητα ίση με 920$ J/(kg$·°$С), και στην υγρή κατάσταση - 1080$ J/(kg$·°$С).
Σημειώστε ότι το νερό έχει πολύ υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα. Ως εκ τούτου, το νερό στις θάλασσες και τους ωκεανούς, που θερμαίνεται το καλοκαίρι, απορροφάται από τον αέρα ένας μεγάλος αριθμός απόθερμότητα. Χάρη σε αυτό, σε εκείνα τα μέρη που βρίσκονται κοντά σε μεγάλα υδάτινα σώματα, το καλοκαίρι δεν είναι τόσο ζεστό όσο σε μέρη μακριά από το νερό.
Υπολογισμός της ποσότητας θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος ή που απελευθερώνεται από αυτό κατά την ψύξη
Από τα παραπάνω είναι σαφές ότι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος εξαρτάται από τον τύπο της ουσίας από την οποία αποτελείται το σώμα (δηλαδή την ειδική θερμοχωρητικότητα του) και από τη μάζα του σώματος. Είναι επίσης σαφές ότι η ποσότητα της θερμότητας εξαρτάται από το πόσους βαθμούς πρόκειται να αυξήσουμε τη θερμοκρασία του σώματος.
Έτσι, για να προσδιορίσετε την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος ή που απελευθερώνεται από αυτό κατά τη διάρκεια της ψύξης, πρέπει να πολλαπλασιάσετε την ειδική θερμοχωρητικότητα του σώματος με τη μάζα του και με τη διαφορά μεταξύ της τελικής και αρχικής θερμοκρασίας του:
όπου $Q$ είναι η ποσότητα θερμότητας, $c$ είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα, $m$ είναι η μάζα του σώματος, $t_1$ είναι η αρχική θερμοκρασία, $t_2$ είναι η τελική θερμοκρασία.
Όταν το σώμα θερμαίνεται, $t_2 > t_1$ και, επομένως, $Q > 0$. Όταν το σώμα κρυώσει $t_2
Εάν η θερμοχωρητικότητα ολόκληρου του σώματος $C είναι γνωστή, το Q$ προσδιορίζεται από τον τύπο
Ειδική θερμότητα εξάτμισης, τήξης, καύσης
Θερμότητα εξάτμισης (θερμότητα εξάτμισης) είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια ουσία (σε σταθερή πίεση και σταθερή θερμοκρασία) για να μετατρέψει πλήρως μια υγρή ουσία σε ατμό.
Η θερμότητα της εξάτμισης είναι ίση με την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται όταν ο ατμός συμπυκνώνεται σε υγρό.
Η μετατροπή ενός υγρού σε ατμό σε σταθερή θερμοκρασία δεν οδηγεί σε αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων, αλλά συνοδεύεται από αύξηση της δυναμικής τους ενέργειας, αφού η απόσταση μεταξύ των μορίων αυξάνεται σημαντικά.
Ειδική θερμότητα εξάτμισης και συμπύκνωσης.Τα πειράματα έχουν αποδείξει ότι για να μετατραπεί πλήρως $1 $ kg νερού σε ατμό (στο σημείο βρασμού), είναι απαραίτητο να δαπανηθούν $2,3 $ MJ ενέργειας. Για να μετατραπούν άλλα υγρά σε ατμό, απαιτείται διαφορετική ποσότητα θερμότητας. Για παράδειγμα, για το αλκοόλ είναι 0,9 $ MJ.
Μια φυσική ποσότητα που δείχνει πόση θερμότητα χρειάζεται για να μετατραπεί ένα υγρό βάρους $1 $ kg σε ατμό χωρίς αλλαγή θερμοκρασίας ονομάζεται ειδική θερμότητα εξάτμισης.
Η ειδική θερμότητα της εξάτμισης συμβολίζεται με το γράμμα $r$ και μετριέται σε τζάουλ ανά κιλό (J/kg).
Η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την εξάτμιση (ή που απελευθερώνεται κατά τη συμπύκνωση).Για να υπολογιστεί το ποσό της θερμότητας $Q$ που απαιτείται για να μετατραπεί ένα υγρό οποιασδήποτε μάζας που λαμβάνεται στο σημείο βρασμού σε ατμό, η ειδική θερμότητα εξάτμισης $r$ πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τη μάζα $m$:
Όταν ο ατμός συμπυκνώνεται, απελευθερώνεται η ίδια ποσότητα θερμότητας:
Ειδική θερμότητα σύντηξης
Η θερμότητα της σύντηξης είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε μια ουσία σε σταθερή πίεση και σταθερή θερμοκρασία ίση με το σημείο τήξης προκειμένου να μετατραπεί πλήρως από μια στερεά κρυσταλλική κατάσταση σε μια υγρή.
Η θερμότητα της σύντηξης είναι ίση με την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας από υγρή κατάσταση.
Κατά τη διάρκεια της τήξης, όλη η θερμότητα που παρέχεται σε μια ουσία πηγαίνει για να αυξήσει τη δυναμική ενέργεια των μορίων της. Η κινητική ενέργεια δεν αλλάζει αφού η τήξη γίνεται σε σταθερή θερμοκρασία.
Μελετώντας πειραματικά την τήξη διαφόρων ουσιών της ίδιας μάζας, μπορεί κανείς να παρατηρήσει ότι απαιτούνται διαφορετικές ποσότητες θερμότητας για να μετατραπούν σε υγρό. Για παράδειγμα, για να λιώσετε ένα κιλό πάγου, πρέπει να ξοδέψετε $332 $ J ενέργειας και για να λιώσετε $1 $ kg μολύβδου, πρέπει να ξοδέψετε $25 $ kJ.
Μια φυσική ποσότητα που δείχνει πόση θερμότητα πρέπει να μεταδοθεί σε ένα κρυσταλλικό σώμα βάρους $1 $ kg προκειμένου να μετατραπεί πλήρως σε υγρή κατάσταση στη θερμοκρασία τήξης ονομάζεται ειδική θερμότητα σύντηξης.
Η ειδική θερμότητα της σύντηξης μετριέται σε τζάουλ ανά κιλό (J/kg) και συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα $λ$ (λάμδα).
Η ειδική θερμότητα κρυστάλλωσης είναι ίση με την ειδική θερμότητα σύντηξης, αφού κατά την κρυστάλλωση απελευθερώνεται η ίδια ποσότητα θερμότητας που απορροφάται κατά την τήξη. Για παράδειγμα, όταν παγώνει νερό που ζυγίζει $1 $ kg, απελευθερώνεται η ίδια ενέργεια $332 $ J που απαιτείται για να μετατραπεί η ίδια μάζα πάγου σε νερό.
Για να βρείτε την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να λιώσει ένα κρυσταλλικό σώμα αυθαίρετης μάζας, ή θερμότητα σύντηξης, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάσουμε την ειδική θερμότητα σύντηξης αυτού του σώματος με τη μάζα του:
Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται από το σώμα θεωρείται αρνητική. Επομένως, κατά τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας μάζας $m$, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο ίδιος τύπος, αλλά με πρόσημο μείον:
Ειδική θερμότητα καύσης
Θερμότητα καύσης (ή θερμογόνος δύναμη, θερμογόνος δύναμη) είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του καυσίμου.
Για τη θέρμανση των σωμάτων, χρησιμοποιείται συχνά η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου. Τα συμβατικά καύσιμα (άνθρακας, πετρέλαιο, βενζίνη) περιέχουν άνθρακα. Κατά την καύση, τα άτομα άνθρακα συνδυάζονται με άτομα οξυγόνου στον αέρα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίων διοξειδίου του άνθρακα. Η κινητική ενέργεια αυτών των μορίων αποδεικνύεται ότι είναι μεγαλύτερη από αυτή των αρχικών σωματιδίων. Η αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων κατά την καύση ονομάζεται απελευθέρωση ενέργειας. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του καυσίμου είναι η θερμότητα της καύσης αυτού του καυσίμου.
Η θερμότητα της καύσης του καυσίμου εξαρτάται από τον τύπο του καυσίμου και τη μάζα του. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του καυσίμου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση του.
Μια φυσική ποσότητα που δείχνει πόση θερμότητα απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση καυσίμου βάρους $1 $ kg ονομάζεται ειδική θερμότητα καύσης του καυσίμου.
Η ειδική θερμότητα καύσης συμβολίζεται με το γράμμα $q$ και μετριέται σε τζάουλ ανά κιλό (J/kg).
Η ποσότητα θερμότητας $Q$ που απελευθερώνεται κατά την καύση $m$ kg καυσίμου καθορίζεται από τον τύπο:
Για να βρεθεί η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση ενός καυσίμου αυθαίρετης μάζας, η ειδική θερμότητα καύσης αυτού του καυσίμου πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τη μάζα του.
Εξίσωση ισοζυγίου θερμότητας
Σε ένα κλειστό (απομονωμένο από εξωτερικά σώματα) θερμοδυναμικό σύστημα, μια αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια οποιουδήποτε σώματος του συστήματος $∆U_i$ δεν μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή της εσωτερικής ενέργειας ολόκληρου του συστήματος. Ως εκ τούτου,
$∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$
Εάν δεν γίνεται έργο από κανένα σώμα μέσα στο σύστημα, τότε, σύμφωνα με τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο, μια αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια οποιουδήποτε σώματος συμβαίνει μόνο λόγω της ανταλλαγής θερμότητας με άλλα σώματα αυτού του συστήματος: $∆U_i= Q_i$. Λαμβάνοντας υπόψη το ($∆U_1+∆U_2+∆U_3+...+∆U_n=∑↙(i)↖(n)∆U_i=0$), παίρνουµε:
$Q_1+Q_2+Q_3+...+Q_n=∑↙(i)↖(n)Q_i=0$
Αυτή η εξίσωση ονομάζεται εξίσωση ισορροπία θερμότητας. Εδώ το $Q_i$ είναι η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται ή εκπέμπεται από το σώμα $i$-th. Οποιαδήποτε από τις ποσότητες θερμότητας $Q_i$ μπορεί να σημαίνει τη θερμότητα που απελευθερώνεται ή απορροφάται κατά την τήξη οποιουδήποτε σώματος, την καύση του καυσίμου, την εξάτμιση ή τη συμπύκνωση του ατμού, εάν τέτοιες διεργασίες συμβαίνουν σε διαφορετικά σώματα του συστήματος και θα καθοριστεί από την αντίστοιχη σχέσεις.
Η εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας είναι μια μαθηματική έκφραση του νόμου της διατήρησης της ενέργειας κατά τη μεταφορά θερμότητας.
Υγρασία αέρα- περιεχόμενο στον αέρα, που χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό τιμών. Το νερό που εξατμίζεται από την επιφάνεια όταν θερμαίνονται εισέρχεται και συγκεντρώνεται στα κατώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας. Η θερμοκρασία στην οποία ο αέρας φθάνει σε κορεσμό με υγρασία για μια δεδομένη περιεκτικότητα σε υδρατμούς και σταθερή ονομάζεται σημείο δρόσου.
Η υγρασία χαρακτηρίζεται από τους ακόλουθους δείκτες:
Απόλυτη υγρασία(Λατινικά absolutus - πλήρης). Εκφράζεται από τη μάζα των υδρατμών σε 1 m αέρα. Υπολογίζεται σε γραμμάρια υδρατμών ανά 1 m3 αέρα. Όσο υψηλότερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόλυτη υγρασία, αφού περισσότερο νερόόταν θερμαίνεται, αλλάζει από υγρή σε κατάσταση ατμού. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η απόλυτη υγρασία είναι υψηλότερη από τη νύχτα. Ο δείκτης της απόλυτης υγρασίας εξαρτάται από: σε πολικά γεωγραφικά πλάτη, για παράδειγμα, ισούται με έως και 1 g ανά 1 m2 υδρατμών, στον ισημερινό έως 30 γραμμάρια ανά 1 m2 στο Μπατούμι (, ακτή) η απόλυτη υγρασία είναι 6 g ανά 1 m, και στο Verkhoyansk ( , ) - 0,1 γραμμάρια ανά 1 m Η βλάστηση της περιοχής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την απόλυτη υγρασία του αέρα.
Σχετική υγρασία. Αυτή είναι η αναλογία της ποσότητας υγρασίας στον αέρα προς την ποσότητα που μπορεί να περιέχει στην ίδια θερμοκρασία. Η σχετική υγρασία υπολογίζεται ως ποσοστό. Για παράδειγμα, η σχετική υγρασία είναι 70%. Αυτό σημαίνει ότι ο αέρας περιέχει το 70% της ποσότητας ατμού που μπορεί να συγκρατήσει σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Αν ημερήσιος κύκλοςΕνώ η απόλυτη υγρασία είναι ευθέως ανάλογη με την τάση της θερμοκρασίας, η σχετική υγρασία είναι αντιστρόφως ανάλογη με αυτήν την τάση. Ένα άτομο αισθάνεται καλά στο 40-75%. Η απόκλιση από τον κανόνα προκαλεί μια οδυνηρή κατάσταση του σώματος.
Ο αέρας στη φύση σπάνια είναι κορεσμένος με υδρατμούς, αλλά περιέχει πάντα κάποια ποσότητα από αυτόν. Πουθενά στη Γη δεν έχει καταγραφεί σχετική υγρασία 0%. Επί μετεωρολογικούς σταθμούςΗ υγρασία μετριέται με υγρόμετρο· επιπλέον χρησιμοποιούνται καταγραφείς - υγρογράφοι.
Ο αέρας είναι κορεσμένος και ακόρεστος. Όταν το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια του ωκεανού ή της ξηράς, ο αέρας δεν μπορεί να συγκρατήσει τους υδρατμούς επ' αόριστον. Αυτό το όριο εξαρτάται από. Ο αέρας που δεν μπορεί πλέον να συγκρατήσει την υγρασία ονομάζεται κορεσμένος αέρας. Από αυτόν τον αέρα, με την παραμικρή ψύξη, αρχίζουν να απελευθερώνονται σταγονίδια νερού με τη μορφή δρόσου. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό, όταν κρυώσει, αλλάζει από κατάσταση (ατμός) σε υγρό. Αέρας πάνω ξηρός και ζεστή επιφάνεια, συνήθως περιέχει λιγότερους υδρατμούς από ό,τι θα μπορούσε να περιέχει σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Ένας τέτοιος αέρας ονομάζεται ακόρεστος. Όταν κρυώνει, το νερό δεν απελευθερώνεται πάντα. Όσο πιο ζεστός είναι ο αέρας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητά του να απορροφά την υγρασία. Για παράδειγμα, σε θερμοκρασία -20°C, ο αέρας δεν περιέχει περισσότερο από 1 g/m νερού. σε θερμοκρασία + 10°C - περίπου 9 g/m3, και σε +20°C - περίπου 17 g/m3. Επομένως, με φαινομενικά υψηλή υγρασία αέρα σε
Απόλυτη υγρασία
Η απόλυτη υγρασία είναι η ποσότητα υγρασίας (σε γραμμάρια) που περιέχεται σε ένα κυβικό μέτρο αέρα. Λόγω της μικρής του τιμής, συνήθως μετριέται σε g/m3. Αλλά λόγω του γεγονότος ότι σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αέρα ο αέρας μπορεί να περιέχει μόνο μια μέγιστη μέγιστη ποσότητα υγρασίας (με την αύξηση της θερμοκρασίας αυτή η μέγιστη δυνατή ποσότητα υγρασίας αυξάνεται, με τη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα η μέγιστη δυνατή ποσότητα υγρασίας μειώνεται) η έννοια της Σχετική Εισήχθη η υγρασία.
Σχετική υγρασία
Ένας ισοδύναμος ορισμός είναι η αναλογία του κλάσματος μάζας των υδρατμών στον αέρα προς το μέγιστο δυνατό σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Μετράται ως ποσοστό και προσδιορίζεται από τον τύπο:
όπου: - σχετική υγρασία του εν λόγω μείγματος (αέρας)· - μερική πίεση υδρατμών στο μείγμα. - πίεση κορεσμένων ατμών ισορροπίας.
Η πίεση των κορεσμένων ατμών του νερού αυξάνεται πολύ με την αύξηση της θερμοκρασίας (βλ. γράφημα). Επομένως, με ισοβαρική (δηλαδή, σε σταθερή πίεση) ψύξη αέρα με σταθερή συγκέντρωση ατμών, έρχεται μια στιγμή (σημείο δρόσου) όταν ο ατμός είναι κορεσμένος. Σε αυτή την περίπτωση, ο «επιπλέον» ατμός συμπυκνώνεται με τη μορφή ομίχλης ή κρυστάλλων πάγου. Οι διαδικασίες κορεσμού και συμπύκνωσης των υδρατμών παίζουν τεράστιο ρόλο στην ατμοσφαιρική φυσική: διαδικασίες σχηματισμού και σχηματισμού νεφών ατμοσφαιρικά μέτωπακαθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τις διαδικασίες κορεσμού και συμπύκνωσης· η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά τη συμπύκνωση των ατμοσφαιρικών υδρατμών παρέχει τον ενεργειακό μηχανισμό για την εμφάνιση και την ανάπτυξη τροπικών κυκλώνων (τυφώνων).
Εκτίμηση σχετικής υγρασίας
Η σχετική υγρασία ενός μείγματος νερού-αέρα μπορεί να εκτιμηθεί εάν είναι γνωστή η θερμοκρασία του ( Τ) και θερμοκρασία σημείου δρόσου ( Td). Οταν ΤΚαι Tdεκφράζεται σε βαθμούς Κελσίου, τότε ισχύει η ακόλουθη έκφραση:
Πού υπολογίζεται η μερική πίεση των υδρατμών σε ένα μείγμα μι Π :
Και η υγρή τάση ατμών του νερού στο μείγμα σε θερμοκρασία υπολογίζεται μι μικρό :
Υπερκορεσμένοι υδρατμοί
Ελλείψει κέντρων συμπύκνωσης, όταν η θερμοκρασία μειώνεται, μπορεί να σχηματιστεί μια υπερκορεσμένη κατάσταση, δηλ. η σχετική υγρασία γίνεται μεγαλύτερη από 100%. Τα ιόντα ή τα σωματίδια αερολύματος μπορούν να λειτουργήσουν ως κέντρα συμπύκνωσης· είναι στη συμπύκνωση υπερκορεσμένων ατμών σε ιόντα που σχηματίζονται κατά τη διέλευση ενός φορτισμένου σωματιδίου σε τέτοιο ατμό που βασίζεται η αρχή της λειτουργίας του θαλάμου Wilson και των θαλάμων διάχυσης: σταγονίδια νερού συμπυκνώνοντας στα σχηματισμένα ιόντα σχηματίζεται ένα ορατό ίχνος (ίχνος) των φορτισμένων σωματιδίων.
Ένα άλλο παράδειγμα συμπύκνωσης υπερκορεσμένων υδρατμών είναι τα κοψίματα των αεροσκαφών, τα οποία συμβαίνουν όταν οι υπερκορεσμένοι υδρατμοί συμπυκνώνονται σε σωματίδια αιθάλης από τα καυσαέρια του κινητήρα.
Μέσα και μέθοδοι ελέγχου
Για τον προσδιορισμό της υγρασίας του αέρα, χρησιμοποιούνται όργανα που ονομάζονται ψυχρόμετρα και υγρόμετρα. Το ψυχόμετρο του Αυγούστου αποτελείται από δύο θερμόμετρα - ξηρό και υγρό. Ένα υγρό θερμόμετρο λαμπτήρα δείχνει χαμηλότερη θερμοκρασία από έναν ξηρό λαμπτήρα επειδή... η δεξαμενή του είναι τυλιγμένη σε ένα πανί εμποτισμένο με νερό, το οποίο το ψύχει καθώς εξατμίζεται. Η ένταση της εξάτμισης εξαρτάται από τη σχετική υγρασία του αέρα. Με βάση τις ενδείξεις των ξηρών και υγρών θερμομέτρων, η σχετική υγρασία του αέρα εντοπίζεται χρησιμοποιώντας ψυχρομετρικούς πίνακες. ΣΕ ΠρόσφαταΟι ενσωματωμένοι αισθητήρες υγρασίας (συνήθως με έξοδο τάσης) έχουν γίνει ευρέως χρησιμοποιούμενοι, με βάση την ιδιότητα ορισμένων πολυμερών να αλλάζουν τα ηλεκτρικά τους χαρακτηριστικά (όπως η διηλεκτρική σταθερά του μέσου) υπό την επίδραση των υδρατμών που περιέχονται στον αέρα. Για την επαλήθευση οργάνων για τη μέτρηση της υγρασίας, χρησιμοποιούνται ειδικές εγκαταστάσεις - υγροστάτες.