溫度與相對濕度

溫度與相對濕度、絕對濕度、飽和濕度的關(guān)系絕對濕度定義或解釋空氣里所含水汽的壓強，叫做空氣的絕對濕度。單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量，叫做空氣的絕對濕度。單位絕對濕度的單位習(xí)慣用毫米水銀柱高來表示。也常用l立方米空氣中所含水蒸汽的克數(shù)來表示。說明①空氣的干濕程度和單位體積的空氣里所含水蒸汽的多少有關(guān)，在一定溫度下，一定體積的空氣中，水汽密度愈大，汽壓也愈大，密度愈小，汽壓也愈小。所以通常是用空氣里水蒸汽的壓強來表示濕度的。②濕度是表示空氣的干濕程度的物理量?？諝獾臐穸扔卸喾N表示方式，如絕對濕度，相對濕度、露點等。相對濕度定義或解釋空氣中實際所含水蒸汽密度和同溫度下飽和水蒸汽密度的百分比值，叫做空氣的相對濕度。在某一溫度時，空氣的絕對濕度，跟在同一溫度下的飽和水汽壓的百分比值，叫做當(dāng)時空氣的相對濕度。說明實際上碰到許多跟濕度有關(guān)的現(xiàn)象并不跟絕對濕度直接有關(guān)，而是跟水汽離飽和狀態(tài)的程度有直接關(guān)系，因此提出了一個能表示空氣中的水汽離開飽和程度的新概念一一相對濕度。也是空氣濕度的一種表示方式。由于在溫度相同時，蒸汽的密度和蒸汽壓強成正比，所以相對濕度通常就是實際水蒸汽壓強和同溫度下飽和水蒸汽壓強的百分比值。露點定義或解釋使空氣里原來所含的未飽和水蒸汽變成飽和時的溫度，叫做露點。空氣的相對濕度變成100%時，也就是實際水蒸汽壓強等于飽和水蒸汽壓強時的溫度，叫做露點。單位習(xí)慣上，常用攝氏溫度表示。說明人們常常通過測定露點，來確定空氣的絕對濕度和相對濕度，所以露點也是空氣濕度的一種表示方式。例如，當(dāng)測得了在某一氣壓下空氣的溫度是20r，露點是12°C那么，就可從表中查得20C時的飽和蒸汽壓為17.54mmHg，12C時的飽和蒸汽壓為lO.52mmHg。則此時：空氣的絕對濕度p=10.52mmHg，空氣的相對濕度.B=(10.52/17.54)x100%=60%。采用這種方法來確定空氣的濕度，有著重大的實用價值。但這里很關(guān)鍵的一點，要求學(xué)生學(xué)會露點的測定方法。露點的測定，在農(nóng)業(yè)上意義很大。由于空氣的濕度下降到露點時，空氣中的水蒸汽就凝結(jié)成露。如果露點在OC以下，那末氣溫下降到露點時，水蒸汽就會直接凝結(jié)成霜。知道了露點，可以預(yù)報是否發(fā)生霜凍，使農(nóng)作物免受損害。⑨氣溫和露點的差值愈小，表示空氣愈接近飽和。氣溫和露點接近，也就是此時的相對濕度百分比值大，人們感覺氣候潮濕；氣溫和露點差值大，即此時的相對濕度百分比值小，人們感覺氣候干燥。人體感到適中的相對濕度是60?70%。④嚴(yán)格地說，露點時的飽和汽壓和空氣當(dāng)時的水汽壓強是不相等的。由于未飽和汽的壓強隨溫度的變化是遵循下列規(guī)律Pt=P0（1+t/273）。在日常的溫差下，壓強的變化很小，所以近似地當(dāng)作不變來處理。如上例中在某一汽壓下，空氣氣溫是20°C，露點是12°C，那么從圖中可見直線幾乎和t軸平行。絕熱飽和溫度空氣的一個狀態(tài)參數(shù)，絕熱增濕過程中空氣降溫的極限。當(dāng)流動空氣同循環(huán)水絕熱接觸時，只要空氣的相對濕度小于100%，水就會不斷汽化。汽化需要吸收熱量，使水溫下降。空氣通過對流傳熱將熱量傳給循環(huán)水，所以氣體溫度也會下降。當(dāng)水經(jīng)充分循環(huán)后，水溫將維持恒定，由于它與空氣充分接觸，空氣中水汽達到飽和，水和空氣的溫度也相同，空氣與水之間在熱量傳遞和質(zhì)量傳遞兩方面均達平衡。此平衡系統(tǒng)的溫度，稱為絕熱飽和溫度。若取此溫度為計算焓的基準(zhǔn)溫度，空氣的焓在上述平衡中保持不變，由空氣傳給水的熱量仍由水汽帶回。絕熱飽和溫度的高低取決于空氣的溫度（常稱干球溫度）和濕度。當(dāng)相對濕度等于100%時，絕熱飽和溫度就等于干球溫度。相對濕度愈小，絕熱飽和溫度比干球溫度降低得愈多。對于空氣和水系統(tǒng)，在數(shù)值上濕球溫度與絕熱飽和溫度幾乎相等，但兩者的物理意義截然不同。濕球溫度是少量水同大量流動空氣接觸，使水達到熱量平衡時的溫度，但此時水分仍在汽化；空氣達到絕熱飽和溫度時，則水與空氣之間在傳熱和傳質(zhì)兩方面均達到了平衡。對于其他系統(tǒng)，如空氣和有機液體，這兩個溫度并不相等。濕度一般在氣象學(xué)中指的是空氣濕度，它是空氣中水蒸氣的含量?？諝庵幸簯B(tài)或固態(tài)的水不算在濕度中。不含水蒸氣的空氣被稱為干空氣。由于大氣中的水蒸氣可以占空氣體積的0%到4%，一般在列出空氣中各種氣體的成分的時候是指這些成分在干空氣中所占的成分。空氣濕度的測量方法需要兩個溫度計，其中一個用濕布包著，濕布下端浸在純凈的水中，另一個則暴露在空氣中，把它們放在同一地點，在8：00和20：00分別記下溫度，就能計算空氣濕度?？諝獾臏囟仍礁撸菁{水蒸氣的能力就越高。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(xué)反應(yīng)，或者被多孔的粒子吸收，但這些過程或反應(yīng)所占的比例非常小，相反的大多數(shù)水蒸氣可以溶解在空氣中。干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(guān)，而只與水蒸氣的溫度有關(guān)。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。但出于簡化一般人們（甚至在科學(xué)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(jié)核（比如霧劑）的話（在自然界一般總有凝結(jié)核存在），空氣中的水就會凝結(jié)。云、窗戶玻璃和其它冷的表面上的凝結(jié)水、露和霧、人在冷空氣中哈出的汽等等許多現(xiàn)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(jié)。這個現(xiàn)象叫做過飽和?？諝庵兴魵獾娜芙饬侩S溫度不同而變化。一立方米空氣可以在10攝氏度下溶解9.41克水，在30攝氏度下溶解30.38克水。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(zhì)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(tài)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，在不同的高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：<math>\rho_w:=\frac(R_w\cdotT}=\frac</math>其中的符號分別是：e-蒸汽壓，單位是帕斯卡<math>R_w</math>-水的氣體常數(shù)=461.52J/(kgK)T-溫度，單位是開爾文m-在空氣中溶解的水的質(zhì)量，單位是克V-空氣的體積，單位是立方米相對濕度(RH)一臺濕度計正在紀(jì)錄相對濕度相對濕度(RH)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(jié)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(shù)據(jù)。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：<math>\varphi:=\frac{\rho_w}{\rho_{w,max}}\cdot100\%=\frac\cdot100\%=\frac\cdot100\%</math>其中的符號分別是：<math>\rho_w</math>-絕對濕度，單位是克/立方米<math>\rho_{w,max}</math>-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(zhì)量與濕空氣的質(zhì)量之間的比。假如沒有凝結(jié)或蒸發(fā)的現(xiàn)象發(fā)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(tài)下的最高比濕的符號是S。以下是計算比濕s的公式：<math>s:=\frac{m_{\mathrm}}{m_{\mathrm{air\total}}}=\frac{m_{\mathrm}}{m_{\mathrm{air\dry}}+m_{\mathrm}}=\frac{\frac{m_{\mathrm}}{V_{\mathrm}}}{\frac{m_{\mathrm{air\total}}}{V_{\mathrm}}+\frac{m_{\mathrm}}{V_{\mathrm}}}=\frac{\rho_{\mathrm}}{\rho_{\mathrm{air\dry}}+\rho_{\mathrm}}=\frac{\rho_{\mathrm}}{\rho_{\mathrm{air\total}}}</math><math>s=\frac(\rho_(\mathrm}}(\rho_(\mathrm(air\dry}}+\rho_(\mathrm}}=\frac(\frac(R_w\cdotT}}(\frac(p-e}(R_L\cdotT}+\frac(R_w\cdotT}}=\frac(\frac(M_(\mathrm}}}(\frac(p-e}(M_(\mathrm(air\dry}}}+\frac(M_(\mathrm}}}=\frac(\frac(M_(\mathrm}}(M_(\mathrm(air\dry}}}\cdote}(p-\left(1-\frac(M_(\mathrm}}(M_(\mathrm(air\dry}}}\right)\cdote}\approx\frac{0{,}622\cdote}(p-0{,}378\cdote}\approx0{,}622\cdot\frac</math>其中使用的符號為：<math>\rho_{\mathrm}=\frac{R_w\cdotT}</math>和<math>M_{\mathrm}=\frac</math><math>\rho_{\mathrm{air\dry}}=\frac{p-e}{R_L\cdotT}</math>和<math>M_{\mathrm{air\dry}}=\frac</math>相似地最高比濕為：<math>S:=\frac{m_{\mathrm{water\saturate}}}{m_{\mathrm{air\total}}}=\frac{\rho_{\mathrm{Water\saturate}}}{\rho_{\mathrm{air\total}}}\approx\frac{0{,}622\cdotE}{p-0{,}378\cdotE}</math>其中使用的符號分別為：<math>m_x</math>-質(zhì)量，單位為克<math>\rho_x</math>-密度，單位為克/立方米<math>V_{\mathrm}</math>-濕空氣的總體積，單位為立方米<math>R_w</math>-水的氣體常數(shù)，單位為焦耳/(千克■開爾文)<math>R_L</math>-干空氣的氣體常數(shù)，單位為焦耳/(千克■開爾文)T-溫度，開爾文<math>M_{\mathrm}</math>-水的摩爾質(zhì)量=18.01528克/摩爾<math>M_{\mathrm{air\dry}}</math>-干空氣的摩爾質(zhì)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，單位為帕斯卡意義和用途空氣濕度在許多方面有重要的用途，在大氣學(xué)、氣象學(xué)和氣候?qū)W中它主要是理論中的一個重要值，而在實際應(yīng)用上的作用比較小。氣象學(xué)和水文學(xué)下雨的時候，空氣濕度是非常大的在氣象學(xué)和水文學(xué)中濕度是決定蒸發(fā)和蒸騰的重要數(shù)據(jù)。它對不同的氣候區(qū)的產(chǎn)生起決定性的作用。大氣中的水蒸氣在水循環(huán)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、云和其它現(xiàn)象，它們決定了地球的氣象和氣候。而在天氣預(yù)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(fā)。人類可以從而制定出酷熱指數(shù)。醫(yī)學(xué)在醫(yī)學(xué)上空氣的濕度與呼吸之間的關(guān)系非常緊密。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(fēng)的房間里的相對濕度一般比較低，這可能對皮膚不良和對粘膜有刺激作用。濕度過高影響人調(diào)節(jié)體溫的排汗功能，人會感到悶熱?？偟膩碚f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(guān)鍵的。醫(yī)學(xué)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(dǎo)致蒸發(fā)和失水。生物學(xué)在生物學(xué)中，尤其是在生態(tài)學(xué)中空氣濕度是一個非常關(guān)鍵的量。它決定一個生態(tài)系統(tǒng)的組成。在植物的葉面上氣孔的開關(guān)和植物的呼吸。有些動物比如蝸牛只有在它們的皮膚有一定濕度的情況下才能吸收氧氣。儲藏和生產(chǎn)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(dǎo)致腐蝕。其它許多貨物比如化學(xué)藥劑、煙、酒、香腸、木、藝術(shù)品、集成電路等等也必須在一定的濕度或在濕度為零的則件下存放。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(yè)）中都有空調(diào)裝置來控制室內(nèi)的濕度。農(nóng)業(yè)和林業(yè)霧氣彌漫的森林濕度過低可以在農(nóng)業(yè)上導(dǎo)致土壤和植物失水和減產(chǎn)。在林業(yè)和林木工業(yè)中濕度也是一個非常關(guān)鍵的量。在鋸木廠人們往往向堆積在那里的木頭澆水。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(nèi)的濕度的變化會導(dǎo)致木頭的體積的變化，這對林木工業(yè)來說是非常關(guān)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(fā)霉。在鋪地板時最好先讓地板的木頭在房屋內(nèi)擱置一兩天，來讓它與房屋內(nèi)的濕度一樣，否則的話地板的木頭可能會在鋪設(shè)后伸張或收縮。建筑在建筑物理中露點是一個非常重要的量。假如一座建筑內(nèi)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(jié)。在這些地方可能會發(fā)霉，在建筑設(shè)計時必須考慮到這樣的現(xiàn)象。此外相對濕度是衡量建筑室內(nèi)熱環(huán)境的一個重要指標(biāo)，建筑物理把在人體的主觀熱感覺處于中性時，風(fēng)速不大于0.15m/s，相對濕度為50%定為最舒適的熱環(huán)境，這也是室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計的一個基準(zhǔn)。溫度露點差：干球溫度-濕球溫度=溫度露點差溫度露點差是用來衡量濕度條件，溫度露點差越大，表示濕度越小;溫度露點差越小，表示濕度越大;當(dāng)溫度露點差近于0°C時，表示空氣達到近似飽和狀態(tài)。干球溫度和濕球溫度分別是何意思？測定空氣濕度的儀器是濕度計。通常采用的濕度計是由兩支經(jīng)校正的溫度計組成的。一支溫度計的水銀球外而包著紗布，紗布下面浸在清潔水里，另一支溫度計的水銀球不包沙布。水銀球包著濕紗布的溫度計叫做濕球溫度計，用它測得的溫度叫做濕球溫度，用t濕表示；水銀球沒有包紗布的溫度計叫做干球溫度計，用它測得的溫度叫做干球溫度用t干表球。當(dāng)空氣濕度較小時，包在濕球外的紗布中所含的水分要向空氣中蒸發(fā)。水分蒸發(fā)時從濕球吸取熱量，使得濕球溫度小于干球溫度，也就是小于空氣的溫度。干球溫度和溫球溫度之間的差值，叫做濕度計差，或稱干、濕球溫度差，因其關(guān)系到蒸發(fā)能力，所以也可把濕度計差的數(shù)值干燥勢，即：8*-t濕濕度表示空氣中水汽的含量或干濕程度，在氣象觀測中常用水