В любом прогнозе погоды кроме температуры, силы и направления ветра зачастую приводится такая величина, как влажность воздуха. Действительно, одна и та же температура ощущается человеком совсем по-разному, в зависимости от величины влажности. Поговорим кратко о том, что такое влажность, какие бывают виды влажности, дадим их определение, выведем формулу влажности воздуха.
Абсолютная влажность
Влажность можно измерять несколькими способами.
Во-первых, водяной пар — это такой же газ, как и все прочие в воздухе, а значит, его можно характеризовать парциальным давлением и измерять в паскалях. Напомним, что парциальным называется такое давление газа, которое этот газ бы имел, если из рассматриваемого объёма удалили бы все остальные газы. Для водяного пара парциальное давление составляет от 10 до 100 паскалей (в жарком климате может доходить до 300 паскалей).
Во-вторых, водяной пар легко конденсируется в обычную воду, следовательно, влажность можно охарактеризовать массой пара, находящейся в воздухе и измерять в граммах на кубометр. Как правило, в обычных условиях в кубометре воздуха содержится от единиц до десятков грамм водяного пара.
Эти два способа измерения влажности эквивалентны, и связь между ними легко получить из уравнения Менделеева-Клапейрона:
$$p={rhoover M}RT$$
где:
- $p$ — парциальное давление водяного пара;
- $rho$ — масса водяного пара в воздушном объёме (плотность);
- $M$ — молярная масса воды;
- $R$ — универсальная газовая постоянная;
- $T$ — абсолютная температура.
Влажность, измеряемая данными методами, называется абсолютной, поскольку она показывает непосредственно количество воды в воздухе. Показатель абсолютной влажности полезен, например, при осушении воздуха, когда каждый грамм вещества-поглотителя может впитать определённое количество воды, поэтому для расчетов, на сколько кубометров воздуха хватит поглотителя, используется показатель абсолютной влажности.
Относительная влажность
Однако показатель абсолютной влажности воздуха удобен не всегда. Причину этого можно видеть из приведённой формулы. В её правую часть входит такая величина, как температура. Воздух при большей температуре способен содержать больше пара, а значит, один и тот же воздух при нагревании уменьшает влажность.
И во многих случаях гораздо удобнее оценивать влажность не количеством воды в воздухе, а степенью насыщенности воздуха водяными парами. Такой показатель называется относительной влажностью воздуха. Если воздух содержит максимальное количество водяного пара, относительная влажность принимается равной 100 %. Если воздух не содержит пара, относительная влажность равна 0 %.
Таким образом, относительная влажность равна:
$$varphi ={p over p_0}={rhoover rho_0}$$
где:
- $varphi$ — относительная влажность;
- $p$ — парциальное давление водяного пара;
- $rho$ м плотность водяного пара;
- $p_0$ — давление насыщенного водяного пара;
- $rho_0$ — плотность насыщенного водяного пара.
Две последние величины указываются в справочных таблицах.
Самочувствие человека в немалой степени зависит от того, насколько легко испаряется влага с кожи. Чем меньше относительная влажность, тем это происходит легче (независимо от влажности абсолютной). Именно поэтому в прогнозах погоды указывают именно относительную, а не абсолютную влажность.
Что мы узнали?
Влажность воздуха — это показатель количества водяного пара в воздухе. Можно измерять абсолютную и относительную влажность. Абсолютная влажность показывает количество пара в единице воздушного объёма. Относительная влажность показывает степень насыщенности воздуха паром.
