Теперь поговорим о самой интересной и особенной теме термодинамики – влажность воздуха. Многих ребят очень пугает данный раздел, однако его нужно единожды понять, чтобы потом спокойно решать задачи.
Для начала нужно понять, что такое влажный воздух. Влажный воздух – это воздух,
в котором есть водяной пар – вода в газообразном состоянии. Заметим, что вода испаряется даже при температуре ниже 100 °С. Это происходит, потому что не все молеку-лы воды имеют одинаковую скорость, какие-то двигаются быстрее, какие-то медленнее. Те, которые быстрее, могут набрать достаточную скорость и вылететь из жидкости, перейдя в газообразное состояние.
Вот тут происходит самый важный момент. Вода может испарятся только тогда, когда воздух ненасыщен. Но что такое насыщенный воздух? Для этого рассмотрим следую-щую ситуацию, пусть у нас есть закрытый сосуд с жидкостью.
Как мы уже знаем, вода испаряется при любой температуре. Значит, в какой-то момент из во-ды вылетит одна молекула, потом она будет летать в сосуде и, возможно, вернется обратно, потом две, три и т. д. Момент, когда количе-ство вылетающих и влетающих из воды моле-кул станет равны, называется термодинамическим равновесием.
В этот момент пар станет насыщенным, то есть больше не сможет в себя впускать воду.
Теперь мы знаем, что такое насыщенный пар. Так вот, вода может испаряться только тогда, когда пар ненасыщен, то есть может впускать в себя влагу. Также стоит отметить, что количество влаги, которое может впускать в себя воздух, зависит от температуры окружающей среды, чем больше температура окружающей среды, тем больше влаги он может впустить.
Для того, чтобы окончательно закрыть эту тему, давайте рассмотрим принцип действия психрометра. Это прибор для измерения относительной влажности воздуха.
Относительная влажность воздуха - это отношение плотности водяных паров в возду-хе к плотности насыщенных паров при данной температуре.
$$ \varphi= \frac{\rho_{пара} }{\rho_{нп} }\cdot 100\% = \frac{n_{пара}}{n_{нп}}\cdot100\% = \frac{p_{пара}}{p_{пн}}\cdot 100\% $$
Плотность насыщенных паров никаким образом не зависит от самого пара, она зависит от температуры. Фактически, она показывает, сколько влаги может впустить в себя воздух при конкретной температуре среды. Чем больше температура среды, тем больше влаги может впустить в себя воздух, следовательно, тем больше плотность насыщенных паров.
Вернемся к психрометру. Выглядит он следующим образом:
Два термометра: один сухой, он показывает температуру окружающей среды, второй – влажный термометр (его конец с ртутью погружен в вату с водой), он как раз нам и нужен для определения влажности воздуха.
Вы спросите: «Как влажный термометр может помочь в измерении влажности?» Все очень просто! Влага с ваты испаряется, забирая часть энергии влажного термометра, значит, чем суше воздух, тем интенсивнее происходят испарения, и тем ниже показания влажного термометра и наоборот, чем влажнее воздух, тем менее интенсивно происходят испарения, и тем выше показания термометра. Когда воздух насыщен, то влага с ваты не может испаряться (воздух не может вместить в себя еще влагу), а значит показания сухого и влажного термометра будут совпадать.
В каком климате, влажном тропическом или сухом пустынном, человеку легче перенес-ти высокую температуру? Ответ поясните.