Воздушная атмосфера Земли — это сложная смесь газов, основными из которых является азот (78 %) и кислород (21 %). Среди прочих газов в состав атмосферы входит также водяной пар, который оказывает большое влияние на формирование погоды и на самочувствие людей. Степень насыщенности воздуха водяным паром называется влажностью. Поговорим на эту тему, приведём формулу абсолютной влажности воздуха.
Оценка влажности, исходя из массы воды, содержащейся в единичном объёме воздуха, не зависит от температуры и называется абсолютной влажностью. Фактически это плотность водяных паров.
Величина абсолютной влажности
Для расчёта величины абсолютной влажности можно воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона:
$$pV = {mover M} RT$$
где:
- $p$ — парциальное давление водяного пара в воздухе;
- $V$ — объём воздуха;
- $m$ — масса водяного пара в объёме $V$;
- $M$ — молярная масса воды (0,018 кг);
- $T$ — абсолютная температура воздуха;
- $R$ — универсальная газовая постоянная.
Абсолютная влажность, как уже говорилось, — это плотность водяных паров. Она равна отношению массы водяного пара к объёму воздуха:
$$rho={mover V}$$
Выразим объём из первого уравнения:
$$V = {mRTover pM} $$
Подставив последнее выражение в предыдущее, окончательно получаем:
$$rho={mpMover mTR}={Mover R}{pover T}$$
Из полученной формулы абсолютной влажности воздуха можно видеть, что абсолютная влажность прямо пропорциональна парциальному давлению водяного пара в воздухе и обратно пропорциональна абсолютной температуре воздуха.
Измерение абсолютной влажности
Прямое измерение абсолютной влажности — достаточно сложная задача, поскольку выделение всей воды, содержащейся в воздухе, требует специальных условий и оборудования. Поэтому абсолютную влажность измеряют косвенно, используя способность водяного пара к насыщению.
Если воздух охлаждать, то при некоторой температуре (точке росы) пар в воздухе станет насыщенным, и начнётся конденсация. Из специальной таблицы можно получить соответствующее давление насыщенного пара. Подставив в последнюю формулу это значение (а также текущую абсолютную температуру окружающего воздуха $T$), можно получить значение абсолютной влажности воздуха.
Для определения точки росы используется специальный прибор — конденсационный гигрометр.
Что мы узнали?
Абсолютная влажность воздуха — это количество воды, содержащейся в виде пара в единичном воздушном объёме. Фактически это плотность водяных паров. Для измерения абсолютной влажности используется значение температуры точки росы и специальный прибор — конденсационный гигрометр.
