空氣濕度

空氣濕度

表示大氣乾燥程度的物理量。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽越少,則空氣越乾燥;水汽越多,則空氣越潮濕。空氣的乾濕程度叫做“濕度”。在此意義下,常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點等物理量來表示;若表示在濕蒸汽中液態水分的重量占蒸汽總重量的百分比,則稱之為蒸汽的濕度。

基本信息

定義

空氣濕度是表示空氣中水汽含量和濕潤程度的氣象要素。

地面空氣濕度是指地面氣象觀測規定高度(即1.25~2.00米,國內為1.5米)上的空氣濕度。是由安裝在百葉箱中的乾濕球溫度表和濕度計等儀器所測定的(基本站每日定時觀測4次,基準站每日定時觀測24次)。

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基本形式

濕度有三種基本形式,即 水汽壓、 相對濕度、 露點溫度。

水汽壓(曾稱為 絕對濕度)表示空氣中水汽部分的壓力,單位以 百帕(hPa)為單位,取小數一位;

相對濕度用空氣中實際水汽壓與當時 氣溫下的 飽和水汽壓之比的百分數表示,取整數;

露點 溫度是表示空氣中水汽含量和氣壓不變的條件下冷卻達到 飽和時的溫度,單位用攝氏度(℃)表示,取小數一位。配有濕度計時還可以測定相對濕度的連續記錄和最小相對濕度。

綜述

空氣的溫度越高,它容納水蒸氣(水蒸氣與水汽是不同的)的能力就越高。雖然水蒸氣可以與空氣中的部分成分(比如懸浮的灰塵中的鹽)進行化學反應,或者被多孔的粒子吸收,但這些過程或反應所占的比例非常小,相反的大多數水蒸氣可以溶解在空氣中。乾空氣一般可以看作一種 理想氣體,但隨著其中水汽成分的增高它的理想性越來越低。這時只有使用 范德華方程才能描寫它的性能。

理論上“空氣中的 水蒸氣飽和”這個說法是不正確的,因為空氣中的水蒸氣的飽和度與空氣的成分本身無關,而只與水蒸氣的溫度有關。在同一溫度下真空中的水蒸氣的飽和度與空氣中的水蒸氣的飽和度實際上是一樣高的。但出於簡化一般人們(甚至在科學界)使用“空氣中溶解的水蒸氣”或“空氣中的水蒸氣飽和”這樣的詞句。在這篇文章中我們也使用這些常用的詞句。

假如飽和的空氣的溫度降低到 露點以下和空氣中有 凝結核(比如霧劑)的話(在 自然界一般總有凝結核存在),空氣中的水就會凝結。雲、窗戶玻璃和其它冷的表面上的凝結水、露和霧、人在 冷空氣中哈出的汽等等許多現象就是這樣形成的。偶爾(或在實驗室中人工造成的)水蒸氣可以在 露點以下也不凝結。這個現象叫做過飽和。

空氣中 水蒸氣的溶解量隨溫度不同而變化。一立方米空氣可以在10℃下溶解9.41克水,在30℃下 溶解30.38克水。

測量

濕度計多個量被用來表示空氣的濕度。下面列出最常用的:

·

蒸汽壓

·絕對濕度

·

相對濕度

·比濕

·露點

用來 測量濕度的儀器叫做濕度計。

絕對濕度

絕對濕度是一定體積的空氣中含有的 水蒸氣的質量,一般其單位是克/立方米。絕對濕度的最大限度是飽和狀態下的最高濕度。絕對濕度只有與溫度一起才有意義,因為空氣中能夠含有的濕度的量隨溫度而變化,在不同的溫度中絕對濕度也不同,因為隨著高度的變化空氣的體積變化。但絕對濕度越靠近最高濕度,它隨高度的變化就越小。

下面是計算 絕對濕度的公式:

e m

ρw =───=──

Rw·T V

其中的符號分別是:

e – 蒸汽壓,單位是 帕斯卡

Rw – 水的氣體常數=461.52J/(kg K)

T – 溫度,單位是 開爾文

m – 在空氣中溶解的水的質量,單位是克

V – 空氣的體積,單位是立方米

相對濕度

一台濕度計正在紀錄相對濕度,相對濕度是絕對濕度與最高濕度之間的比,它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。相對濕度為100%的空氣是飽和的空氣。相對濕度是50%的空氣含有達到同溫度的空氣的 飽和點的一半的 水蒸氣。相對濕度超過100%的空氣中的 水蒸氣一般凝結出來。隨著溫度的增高空氣中可以含的水就越多,也就是說,在同樣多的 水蒸氣的情況下溫度升高相對濕度就會降低。因此在提供相對濕度的同時也必須提供溫度的數據。通過相對濕度和溫度也可以計算出 露點。

以下是計算相對濕度的公式:

ρw e s

φ =───·100%=─·100%=─·100%

ρw,max E S

其中的符號分別是:

ρw – 絕對濕度,單位是克/立方米

ρw,max – 最高濕度,單位是克/立方米

e – 蒸汽壓,單位是帕斯卡

E – 飽和蒸汽壓,單位是帕斯卡

s – 比濕,單位是克/千克

S – 最高比濕,單位是克/千克

比濕

比濕是融化在空氣中的水的質量與濕空氣的質量之間的比。假如沒有凝結或蒸發的現象發生的話一個封閉的空氣在不同的高度下的 比濕是相同的。在飽和狀態下的最高 比濕的符號是S。

計算比濕s的公式見參考資料

相似地最高比濕見參考資料

其中使用的符號分別為:

mx – 質量,單位為克

ρx – 密度,單位為克/立方米

Vtotal – 濕空氣的總體積,單位為立方米

Rw – 水的 氣體常數,單位為焦耳/(千克·開爾文)

RL – 乾空氣的氣體常數,單位為焦耳/(千克·開爾文)

T – 溫度,開爾文

MWater – 水的 摩爾質量=18.01528克/摩爾

– 乾空氣的摩爾質量=28.9634克/摩爾

e – 蒸汽壓,單位是帕斯卡

p – 氣壓,單位為帕斯卡

E – 飽和蒸汽壓,單位為帕斯卡

濕度測量

乾濕球測量法

露點濕度測量法

利用物質幾何尺寸變化測量法

庫倫濕度計

光學形濕度計

氣象 色譜法

化學物質電特性法

離子晶體冷凝濕度計

意義用途

空氣濕度在許多方面有重要的用途,在大氣學、氣象學和氣候學中它主要是理論中的一個重要值,

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而在實際套用上的作用比較小。

氣象學

下雨的時候,空氣濕度是非常大的在氣象學和水文學中濕度是決定蒸發和蒸騰的重要數據。它對不同的 氣候區的產生起決定性的作用。 大氣中的 水蒸氣在 水循環過程中也是必不可少的。通過 水蒸氣水可以很快地在地球表面運動。水在大氣中形成 降水、雲和其它現象,它們決定了地球的氣象和氣候。

而在天氣預報中,更常用到 相對濕度。它反映了降雨、有霧的可能性。在炎熱的天氣之下,高的 相對濕度會讓人類(和其他動物)感到更熱,因為這妨礙了汗水的揮發。人類可以從而制定出酷熱指數。

醫學

在醫學上空氣的濕度與呼吸之間的關係非常緊密。在一定的濕度下氧氣比較容易通過肺泡進入血液。一般人在45-55%的 相對濕度下感覺最舒適。過熱而不通風的房間裡的 相對濕度一般比較低,這可能對皮膚不良和對黏膜有刺激作用。濕度過高影響人調節體溫的排汗功能,人會感到悶熱。總的來說人在 高溫但低濕度的情況下(比如沙漠)比在溫度不太高但濕度很高的情況下(比如雨林)的感覺要好。在通過呼吸進行麻醉時麻醉氣體的濕度是非常關鍵的。醫學上使用的麻醉氣體一般是在無水的情況下存放的,假如在使用時不添加濕度的話會在人的肺中導致蒸發和失水。

生物學

在生物學中,尤其是在 生態學中空氣濕度是一個非常關鍵的量。它決定一個 生態系統的組成。在植物的葉面上氣孔的開關和植物的呼吸。有些動物比如 蝸牛隻有在它們的皮膚有一定濕度的情況下才能吸收氧氣。

靜電

空氣越乾燥越易產生靜電, 相對濕度(RH)對表面 積累電荷的性能產生直接影響。 相對濕度越高,物體儲存 電荷的時間就越短, 表面電荷減小(因為相對濕度增加)的方式可通過複合或傳導,當相對濕度增加,空氣的電導率也隨之增加。

在空氣逐漸乾燥時( 相對濕度的百分比減小),產生靜電的能力變化是確定且明顯的。在 相對濕度10%(很乾燥的空氣)時,在地毯上行走時,就能產生35kV的電荷,但在相對濕度55%時將銳減至7.5kV。工作環境的相對濕度的最佳範圍在25%—50%。一些清潔場所一般要求相對濕度在50%,由於存在對腐蝕和濕度的影響較敏感的器件,其它環境需要較低的相對濕度。

儲藏生產

在存放水果的倉庫里濕度決定水果的成熟。在存放金屬的倉庫里濕度過高可能導致腐蝕。其它許多貨物比如化學藥劑、煙、酒、香腸、木、藝術品、積體電路等等也必須在一定的濕度或在濕度為零的條件下存放。因此在許多倉庫、博物館、圖書館、計算機中心和一定的工廠(比如微電子工業)中都有空調裝置來控制室內的濕度。

農林業

霧氣瀰漫的森林濕度過低可以在農業上導致土壤和植物失水和減產。

在林業和林木工業中濕度也是一個非常關鍵的量。在鋸木廠人們往往向堆積在那裡的木頭澆水。木頭本身有它自己的濕度,在空氣中它的濕度逐漸與空氣的周圍濕度靠近。這個木頭內的濕度的變化會導致木頭的體積的變化,這對林木工業來說是非常關鍵的。

一般木頭在存放時要讓空氣可以直接與它的各個方向接觸,這樣來避免木頭變形或發霉。在鋪 地板時最好先讓地板的木頭在房屋內擱置一兩天,來讓它與房屋內的濕度一樣,否則的話地板的木頭可能會在鋪設後伸張或收縮。

建築

在建築物理中 露點是一個非常重要的量。假如一座建築內的溫度不一樣的話,那么從 高溫部分流入低溫部分的潮濕的空氣中的水就可能凝結。在這些地方可能會發霉,在建築設計時必須考慮到這樣的現象。 此外 相對濕度是衡量建築 室內熱環境的一個重要指標,建築物理把在人體的主觀熱感覺處於中性時, 風速不大於0.15m/s,相對濕度為50%定為最舒適的熱環境,這也是室內熱環境設計的一個基準。

加濕

離心式加濕原理

離心加濕器工作原理:

離心式加濕器是利用高速電機帶動複合葉輪鏇轉產生真空,貯水箱內的水

在 大氣壓力作用下通過吸水器壓至複合霧化葉輪,經化成直徑為5um的細霧,

經過下進風道的微風,送至出霧口,在出霧口與上進風道的高速風流相匯合

形成高速氣霧噴到空氣中,氣霧與空氣中的餘熱相接觸,完全汽化,達到加

濕目的。

極式加濕原理

電極式蒸汽加濕器的工作原理:

當自來水進入加濕桶後,水位逐漸上升。在加濕器電極上通電,當水位漫

過電極後,電極之間通過水的 導電性而構成電流迴路,並把水加熱至沸騰,

輸出潔淨蒸汽。

隨道蒸氣輸出,水位逐漸降低。這時進水閥通電打開,再次進水,直到

合適的水位,並繼續產生 蒸汽。

當加濕桶中的礦物質濃度越來越高時,排水閥自動打開,排去廢水,加

濕器再次補充新水,並繼續加濕工作過程。

使用導電率過高或過低的自來水可能會導致加濕桶損耗過快或加濕量不足

超音波加濕器原理

超音波加濕器是採用超音波高頻振盪的原理,將水霧化為1—5微米的超微粒子,通過風動裝置,將水霧擴散到空氣中,從而達到均勻加濕空氣的目的。其特點是,加 濕強度大,加濕均勻,加濕效率高;節能、省電;超長使用壽命;濕度自動平衡,無水自動保護;兼具醫療霧化、冷敷浴面、清洗首飾等功能;缺點是對水質有一定的要求。

加濕器主要是靠 霧化片來工作你指的是離心式加濕

霧化片上接上電源就可以做一個簡單的加濕器了,這樣是不成立的,因為他有一個真空的大氣壓作用,你沒法做到,

所以電壓也無從說起了

除濕

除濕機工作原理

轉輪除濕機的核心結構為一不斷轉動的蜂窩狀乾燥轉輪,它是除濕機吸收水分的最關鍵的部件,是由含有少許金屬鈦的特殊玻璃纖維載體和活性矽膠複合而成,其蜂窩狀的結構設計,不僅能夠極大限度的附著吸濕劑,增加 濕空氣與吸濕劑相互接觸的表面積,提高除濕機的工作效率,而且具有很高的強度,能夠很好的適用於各種複雜的工作環境。

轉輪的兩側,由高度密封性能的矽橡膠製成的隔板將整個表面分成兩個扇區: 270度的處理扇區;90度的再生還原扇區。

當需要除濕的潮濕空氣(稱處理空氣)進入處理區域, 濕空氣中的水蒸氣被轉輪中的活性矽膠所吸附, 從而得到乾燥,乾燥後的空氣則通過送風機送出。 隨著吸收水分的增加, 處理扇區漸漸趨於飽和狀態。為了維持其穩定的除濕性能,就需要對轉輪中的吸濕劑進行再生還原,這時, 趨於飽和的轉輪在馬達的驅動下, 慢慢轉入再生區域, 開始再生再生過程。

再生空氣(一般取自室外或機房)經過加熱後達到100~140度, 然後反向吹入再生區域, 在 高溫狀態下,轉輪中已吸收的水份被 脫附,再生空氣由於在脫附過程中損失了大量 顯熱,自身溫度降低,變成了飽含水分的濕空氣, 被風機引導排至室外,從而完成了水分的轉移。而轉輪在 再生脫水後,重新恢復了強大的吸濕能力,在馬達的驅動下,轉入工作區域進行除濕。

上述的除濕和 再生過程是同時發生的,空氣不斷被乾燥,轉輪不斷被再生,周而復始,從而保證了除濕機持續恆定的工作狀態。轉輪轉速8~12轉/小時,所需動力極小, 除濕機出口空氣參數條件,僅取決於進口空氣的參數和再生 能量的控制。

表達方式

絕對濕度是單位體積空氣中所含的 水汽質量,單位為克/米。 水汽壓即大氣中水汽的分壓力,單位為帕(Pa)或毫巴(mb)。在溫度為定值時,空氣中 水汽的含量與其形成的 水汽壓成正比,因而經常用水汽壓間接表示 絕對濕度,以Pa或mb為單位。一定 溫度下,一定體積空氣中能容納 水汽分子的數量有一定限度,達到這個限度時, 水汽含量飽和,這時的 水汽壓稱 飽和水汽壓,它隨溫度而變化。在任一溫度下, 飽和水汽壓與實際水汽壓之差稱為 飽和差,單位為Pa或mb。實際 水汽壓與當時溫度下的飽和水汽壓之比稱為 相對濕度,以 百分數(%)表示。

變化規律

影響 絕對濕度的因子很多,主要取決於 水汽的來源、輸送與空氣保持水汽的能力等。因此,影響 水汽供應的因子如 降水、水體的存在、 土壤水分的高低和蒸發條件等,影響 水汽輸送的條件如風、垂直 氣流等,以及影響空氣保持水汽能力的條件如氣溫等,都可能影響 絕對濕度。一般 熱帶海洋氣團比極地海洋氣團 絕對濕度高;同一緯度上,受海洋性氣團影響的地區比受大陸性氣團控制的地區濕度高。一年中的 絕對濕度是雨季高於旱季。一日中 絕對濕度的變化,在沿海地區和秋冬季節是午後最大,清晨最小,呈單峰型變化;對其他地區,則多呈雙峰型,兩個高點分別出現在9~10時和日沒前後,兩個低點出現在日出前和午後。空氣 絕對濕度的垂直分布隨高度增加而減少。

相對濕度一方面決定於 絕對濕度,另一方面決定於 空氣溫度。在寒冷的地區和季節,空氣濕度容易達到飽和,在 絕對濕度或 水汽壓並不太高的情況下, 相對濕度可能較高。在同樣的 絕對濕度條件下,溫暖地區和季節的 相對濕度往往偏低。中國大陸年平均 相對濕度分布的總趨勢是自東南向西北遞減,山區高於平原。相對濕度的年變化,一般是內陸乾燥地區冬季高於夏季;華北、東北地區春季最低,夏季高於冬季;江南各地年變化較小。

空氣濕度

空氣相對濕度或 飽和差是影響植物吸水與蒸騰的重要因子之一。在相對濕度較小( 飽和差較大)時,如土壤水分充足,則植物蒸騰較旺盛,植物生長較好。若較長時間空氣濕度處於飽和條件下,植物生長將受抑制,導致穀物子粒的灌漿速度降低,棉花蕾鈴脫落加重,棉子生命力降低和影響棉花採收質量等。相對濕度太小,會加重土壤乾旱或引起 大氣乾旱,特別在氣溫高而土壤水分缺乏的條件下,植物的 水分平衡被破壞,水分入不敷出,會阻礙生長而造成減產。相對濕度和 飽和差的高低,可制約某些植物花葯開裂、花粉散落和萌發的時間,從而影響植物的授粉受精。濕度與作物病蟲害的發生也有密切關係。小麥吸漿蟲喜濕度大的環境,棉蚜、紅蜘蛛則適宜在濕度較小的環境中生活。濕度大,易導致小麥鏽病等多種病害流行。對家畜來說,一般以 相對濕度50~70%為宜,濕度太低易引起黏膜、皮膚、蹄甲乾裂而導致病菌等感染,濕度太高,易引起病菌與寄生蟲滋生。高濕與 高溫結合,會抑制畜體蒸發散熱,易引起牲畜積熱;高濕與低溫結合,加大了空氣的 導熱率,易加重牲畜失熱而導致病害。

表示空氣中水汽多寡亦即乾濕程度的物理量,稱為空氣濕度。濕度的大小常用水汽壓、絕對濕度、相對濕度和露點溫度等表示。公眾天氣預報中最常用的是相對濕度。 相對濕度是空氣中實際水汽含量(絕對濕度)與同溫度下的飽和濕度(最大可能水汽含量)的百分比值。它只是一個相對數字,並不表示空氣中濕度的絕對大小。 在一定的氣溫條件下,一定體積的空氣只能容納一定量的水汽。如果水汽量達到了空氣能夠容納水汽的限度,這時的空氣就達到了飽和狀態,相對濕度為100%。在飽和狀態下,水份不再蒸發。高熱的夏季遇到這種天氣,人體分泌的汗水難以蒸發,感到悶熱難以忍受。反之,秋天有時也會遇到高溫這隻“秋老虎”,但由於濕度明顯降低,人們渾身淌汗卻很少會有“悶”的感覺。如果冬天遇到低溫高濕天氣,人們又會感到陰濕寒冷。空氣中濕度太小,同樣會使人感到不舒服。南方人初到北方,沿海人咋去大西北,常會感到唇乾口燥,甚至鼻出血。當然,這是屬於人的適應性問題了。 一般而言,相對濕度的日變化與氣溫的日變化相反,最大值出現在日出前後,最小值出現在下午2時左右。當然,當某地的天氣發生突變時,濕度的這種變化規律就會被破壞。如高溫低濕的午後,突然烏雲翻滾,濕空氣洶湧而至,當地的濕度就會迅速猛升。 相對濕度的年變化比較複雜,通常是多雨的季節濕度高,晴朗的天氣濕度低,但各地的地理 條件、氣溫條件和雨季情況差異很大,難以概括出一個具有普遍性的規律。 電視觀眾朋友們一定會注意到,當要預報一場降水即將發生時,預報員常會給出一張高空形勢預報圖,圖中用紅色箭頭表示西南暖濕氣流,用藍色箭頭表示來自北方的乾冷氣流,並預報說這兩支氣流將在某地區交匯,產生強降雨。 當然,這只是諸多降雨因素中的兩個因素,是一種直觀的圖示。不過,它至少表明了兩個含義:其一,大氣中的暖濕氣流一般來自南方,乾冷氣流來自北方;其二,暖濕氣流是產生降水的必不可少的基本條件。 事實上,空氣中的水汽一部分來自其下墊面上江河湖泊和潮濕土壤的蒸發,另一部分(在許多情況下是主要的一部分)則來自熱帶地區特別是熱帶洋面。我國地處亞歐大陸東南部,因此,偏南或西南氣流一般攜帶有暖濕空氣,而西北氣流是乾冷空氣的同義語。由春至夏,高溫高濕的西太平洋副熱帶高壓向北挺進,我國自南向北先後進入高溫高濕的多雨季節。由秋至冬,來自西伯利亞的乾冷空氣步步南侵, 我國又自北向南先後經歷低溫低濕的少雨時光。

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