Umiditate

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 14 martie 2021; verificările necesită 16 modificări .

Umiditatea  este un indicator al conținutului de apă din corpurile fizice sau mediile. Pentru măsurarea umidității sunt folosite diferite unități, adesea unități în afara sistemului .

Informații generale

Umiditatea depinde de natura substanței, iar în solide, în plus, de gradul de finețe sau porozitate . Conținutul de apă legată chimic, așa-numita apă constituțională, de exemplu, hidroxizi, care este eliberată numai în timpul descompunerii chimice, precum și apa hidratată cristalină , nu este inclusă în conceptul de umiditate.

Unități de măsură și caracteristici ale definiției conceptului de „umiditate”

Metode de determinare

Este importantă stabilirea conținutului de umiditate al multor produse, materiale etc. Numai la o anumită umiditate multe corpuri (grane, ciment etc.) sunt potrivite pentru scopul pentru care sunt destinate. Activitatea vitală a organismelor animale și vegetale este posibilă numai în anumite intervale de temperatură și umiditate relativă. Umiditatea poate introduce o eroare semnificativă în masa unui obiect. Un kilogram de zahăr sau cereale cu un conținut de umiditate de 5% și 10% va conține cantități diferite de zahăr uscat sau cereale.

Măsurarea umidității este determinată prin uscarea umidității și titrarea umidității conform Karl Fischer . Aceste metode sunt primare. Pe lângă acestea, au fost dezvoltate multe altele care sunt calibrate în funcție de rezultatele măsurătorilor de umiditate prin metode primare și conform probelor standard de umiditate.

Umiditate

Umiditatea aerului este o valoare care caracterizează conținutul de vapori de apă din atmosfera Pământului - una dintre cele mai semnificative caracteristici ale vremii și climei .

Umiditatea din atmosfera pământului variază foarte mult. Astfel, în apropierea suprafeței pământului, conținutul de vapori de apă din aer este în medie de la 0,2% în volum la latitudini mari până la 2,5% la tropice. Presiunea vaporilor la latitudinile polare este mai mică de 1 mbar iarna (uneori doar sutimi de mbar) și vara este sub 5 mbar; la tropice se ridică la 30 mbar și uneori mai mult. În deșerturile subtropicale, presiunea vaporilor este redusă la 5-10 mbar.

Umiditatea absolută a aerului ( f ) este cantitatea de vapori de apă conținută efectiv în 1 m³ de aer. Este definită ca raportul dintre masa vaporilor de apă conținută în aer și volumul de aer umed.

Unitatea de măsură folosită în mod obișnuit a umidității absolute este gramul pe metru cub, [g/m³] [1] , mai rar [g/kg] [2] .

Umiditatea relativă ( φ ) este raportul dintre umiditatea absolută curentă și umiditatea absolută maximă la o anumită temperatură. De asemenea, este definită ca raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă dintr-un gaz și presiunea de echilibru a vaporilor saturați .

Temperatura t , °C -30 −20 −10 0 zece douăzeci treizeci 40 cincizeci 60 70 80 90 100
Umiditate absolută maximă f max , (g/m³) 0,29 0,81 2.1 4.8 9.4 17.3 30.4 51.1 83,0 130 198 293 423 598

Umiditatea relativă este de obicei exprimată ca procent.

Umiditatea relativă este foarte ridicată în zona ecuatorială (medie anuală până la 85% sau mai mult), precum și în latitudinile polare și iarna în interiorul continentelor de latitudini medii. Vara, regiunile musonice sunt caracterizate de umiditate relativă ridicată . Valori scăzute ale umidității relative se observă în deșerturile subtropicale și tropicale și iarna în regiunile musonice (50% și mai jos).

Umiditatea scade rapid cu altitudinea. La o înălțime de 1,5-2 km, presiunea vaporilor este în medie jumătate din cea de la suprafața pământului. Troposfera reprezintă 99% din vaporii de apă atmosferici. În medie, pe fiecare metru pătrat al suprafeței pământului, aerul conține 28,5 kg de vapori de apă.

Valori de măsurare a umidității gazului

Următoarele cantități sunt utilizate pentru a indica conținutul de umiditate din aer:

umiditatea absolută a aerului masa de vapori de apă conținută într-o unitate de volum de aer, adică densitatea vaporilor de apă conținute în aer, [g / m³]; în atmosferă variază de la 0,1-1,0 g/m³ (iarna pe continente) la 30 g/m³ sau mai mult (în zona ecuatorială) [3] [4] ; umiditatea maximă a aerului (limită de saturație) cantitatea de vapori de apă care poate fi conținută în aer la o anumită temperatură în echilibru termodinamic (valoarea maximă a umidității aerului la o anumită temperatură), [g/m³]. Odată cu creșterea temperaturii aerului, umiditatea maximă a acestuia crește; presiunea vaporilor , presiunea vaporilor presiunea parțială exercitată de vaporii de apă din aer (presiunea vaporilor de apă ca fracțiune din presiunea atmosferică). Unitatea de măsură este Pa . deficit de umiditate diferența dintre presiunea maximă posibilă și cea reală a vaporilor de apă [Pa] (în condiții date: temperatura și presiunea aerului) [5] , adică între elasticitatea de saturație și presiunea efectivă de vapori [6] ; umiditate relativă raportul dintre presiunea vaporilor și presiunea vaporilor saturați, adică umiditatea absolută a aerului la maxim [% umiditate relativă]; punct de condensare temperatura gazului la care gazul este saturat cu vapori de apă °C . Umiditatea relativă a gazului este de 100%. Cu un aflux suplimentar de vapori de apă sau când aerul (gazul) este răcit, apare condens . Astfel, deși roua nu cade la o temperatură de -10 sau -50 °C, cade îngheț , îngheț , gheață sau zăpadă , există un punct de rouă de -10 sau -50 °C și corespunde la 2,361 și 0,063 g apă per fiecare. 1 m³ de aer sau alt gaz sub presiune o atmosferă; umiditatea specifică masa vaporilor de apă în grame pe kilogram de aer umidificat [g/kg], adică raportul dintre masele de vapori de apă și aer umidificat [7] ; temperatura bulbului umed temperatura la care un gaz este saturat cu vapori de apă la o entalpie constantă a aerului. Umiditatea relativă a gazului în acest caz este de 100%, conținutul de umiditate crește, iar entalpia este egală cu cea inițială. raportul de amestec (conținut de vapori de apă) masa vaporilor de apă în grame per kilogram de aer uscat [g/kg], adică raportul dintre masele de vapori de apă și aerul uscat.

Efect

Animale

Umiditatea este unul dintre factorii abiotici fundamentali care definesc orice habitat (tundra, zone umede, deșert etc.) și determină ce animale și plante pot prospera într-un mediu dat [8] .

Corpul uman disipă căldura prin transpirație și evaporarea acesteia. Convecția termică în aerul înconjurător și radiația termică sunt principalele modalități de transfer de căldură din corp. În condiții de umiditate ridicată, rata de evaporare a transpirației din piele scade. De asemenea, dacă atmosfera este la fel de caldă ca pielea în perioadele de umiditate ridicată, sângele care curge pe suprafața corpului nu poate disipa căldura prin conducerea aerului. Cu atât de mult sânge care curge în exteriorul corpului, mai puțin sânge merge către mușchii activi, creier și alte organe interne. Mai devreme, există o scădere a forței fizice și a oboselii. Pot apărea, de asemenea, reacția și retardul mintal, ducând la insolație sau hipertermie.

Oamenii sunt sensibili la aerul umed deoarece corpul uman folosește răcirea evaporativă ca mecanism principal pentru reglarea temperaturii. În condiții de umiditate ridicată, rata de evaporare a transpirației pe piele este mai mică decât în ​​condiții uscate. Deoarece oamenii percep rata transferului de căldură din corp mai degrabă decât temperatura, ne simțim mai cald atunci când umiditatea relativă este mai mare decât scăzută.

Unii oameni întâmpină dificultăți de respirație în medii umede. Unele cazuri pot fi legate de afecțiuni respiratorii, cum ar fi astmul, în timp ce altele pot fi rezultatul anxietății. Pacienții răspund adesea la hiperventilație, provocând, printre altele, senzații de amorțeală, leșin și pierderea concentrării [9] .

Aparatul de aer condiționat reduce disconfortul prin reducerea nu numai a temperaturii, ci și a umidității. Încălzirea aerului rece din exterior poate reduce umiditatea relativă din interior sub 30% [10] , ceea ce duce la afecțiuni precum pielea uscată, buzele crăpate, ochi uscați și sete excesivă.

Umiditatea mai mare reduce infectia virusului gripal aerosolizat [11] .

Electronică

Dispozitivele electronice convenționale pentru uz general sunt proiectate să funcționeze numai într-un anumit interval de modificări ale umidității (de exemplu, de la 5% la 95% umiditate relativă). Umiditatea ridicată poate crește conductivitatea unor materiale izolatoare higroscopice , ceea ce poate duce la funcționare defectuoasă sau deteriorare. Umiditatea prea scăzută poate face materialele fragile. Condensul este un pericol deosebit pentru dispozitivele electronice, indiferent de intervalul declarat de umiditate de funcționare admisă. Efectul condensului se observă, de exemplu, sub formă de aburire a ochelarilor atunci când o persoană în ochelari intră dintr-o cameră rece într-o cameră caldă [12] . Când un dispozitiv electronic este mutat dintr-un loc rece (de exemplu, garaj, mașină, magazie) într-un loc cald și umed (casă, birou), se poate forma condens pe plăcile de circuite imprimate și pe alte componente, ceea ce poate cauza funcționarea defectuoasă a dispozitivului atunci când este rotit. înainte ca condensul să se usuce. Dispozitivele de înaltă tensiune pot provoca un scurtcircuit, ducând la daune grave.

Înainte de a porni echipamentul electronic adus într-o cameră încălzită din frig, acesta trebuie ținut la cald câteva ore.

În astfel de situații și atunci când este necesară pornirea rapidă a echipamentelor electronice, suflarea aerului cald peste dispozitiv și în special partea internă a acestuia, de exemplu, cu un ventilator, accelerează încălzirea și uscarea condensului.

Nivelurile extrem de scăzute de umiditate permit acumularea de electricitate statică, ceea ce poate cauza oprirea spontană a computerelor și eșuarea programelor dacă apar scântei. Pe lângă defecțiuni, descărcările electrostatice pot provoca defectarea dielectrică a porții în dispozitivele cu stare solidă, ceea ce duce la defecțiunea ireversibilă a acestora, în special pentru memoria externă plug-in (memorie flash ). Prin urmare, în centrele de date digitale, nivelul de umiditate relativă a aerului este adesea monitorizat.

Vezi și

Note

  1. ^ Wyer , Samuel S. Fundamental Physical Laws and Definitions // A Treatise on Producer-Gas and Gas-Producers  . - McGraw-Hill Education , 1906. - P.  23 .
  2. ↑ Perry, RH și Green, DW, (2007) Perry's Chemical Engineers' Handbook (ediția a 8-a), secțiunea 12, Psihrometrie, răcire prin evaporare și uscare a solidelor McGraw-Hill , ISBN 978-0-07-151135-3
  3. ↑ Indici Clima-Umiditate . Enciclopedia Britannica . Consultat la 15 februarie 2018. Arhivat din original la 16 noiembrie 2020.
  4. ↑ Tabel climă/umiditate . Serviciul de Informații privind Transportul Asociației Germane de Asigurări . Preluat la 15 februarie 2018. Arhivat din original la 12 noiembrie 2020.
  5. ↑ Deficitul de umiditate // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  6. ↑ Vremea și clima - Tabel psicrometric . Preluat la 14 mai 2019. Arhivat din original la 11 august 2020.
  7. ↑ Seidel, Dian Ce este umiditatea atmosferică și cum se măsoară? (link rupt ) . Administrația Națională Oceanică și Atmosferică . Administrația Națională Oceanică și Atmosferică. Preluat la 3 martie 2017. Arhivat din original la 18 octombrie 2017. 
  8. ↑ C.Michael Hogan. 2010. Factorul abiotic . Enciclopedia Pământului. eds Emily Monosson şi C. Cleveland. Consiliul Național pentru Știință și Mediu Arhivat 8 iunie 2013. . Washington DC.
  9. ↑ Căldura și umiditatea - asociația plămânilor . www.lung.ca. _ Preluat la 14 martie 2018. Arhivat din original la 24 octombrie 2020.
  10. ↑ Niveluri optime de umiditate pentru casă . AirBetter.org (3 august 2014). Consultat la 17 noiembrie 2019. Arhivat din original la 10 ianuarie 2020.
  11. ↑ Noti, John D.; Blachere, Francoise M.; McMillen, Cynthia M.; Lindsley, William G.; Kashon, Michael L.; Slaughter, Denzil R.; Beezhold, Donald H. Umiditatea ridicată duce la pierderea virusului gripal infecțios din tuse simulată  // PLOS ONE  : jurnal  . - 2013. - Vol. 8 , nr. 2 . — P.e57485 . - doi : 10.1371/journal.pone.0057485 . - Cod biblic . — PMID 23460865 .
  12. ↑ Ochelari de aburire . Consultat la 17 noiembrie 2019. Arhivat din original la 26 februarie 2015.

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice