Absolutní a relativní vlhkost jednoduše řečeno

Nejčastějším zdrojem chyb při měření relativní vlhkosti je existující teplotní rozdíl mezi senzorem a okolím. Při relativní vlhkosti 50 % relativní vlhkosti vede teplotní rozdíl 1 °C (1.8 °F) k průměrné chybě 3 % relativní vlhkosti (relativní vlhkosti). Při použití senzoru vlhkosti s indikačním přístrojem je vhodné sledovat displej přístroje, zda se nezmění naměřené teploty a zda se stabilizují. Senzor musí být v měřeném prostředí dostatečně dlouho, aby dosáhl rovnováhy. Čím větší je počáteční teplotní rozdíl mezi senzorem a měřeným prostředím, tím déle bude trvat dosažení rovnováhy. Tuto dobu lze zkrátit a chybám měření se lze vyhnout použitím varianty senzoru speciálně navržené pro vaši aplikaci. Za extrémních podmínek, kdy je senzor chladnější než měřené prostředí, se na senzoru může tvořit kondenzace. Pokud nejsou překročeny limity vlhkosti a teploty stanovené výrobcem pro daný typ senzoru, kondenzace by neměla ovlivnit kalibraci senzoru. Aby však senzor dosáhl správných hodnot, musí nejprve vyschnout.

Praktické tipy pro měření vlhkosti

Jednotky vlhkosti

Teplota rosného bodu/bodu mrazu
Teplota rosného bodu vlhkého vzduchu při teplotě T, tlaku Pb a určitém obsahu vodní páry (směsový poměr) je teplota, na kterou se musí daný vzduch ochladit, aby dosáhl okamžiku nasycení vzhledem k vodě (začátek tvorby rosy).
Teplota bodu mrazu vlhkého vzduchu při teplotě T, tlaku Pb a určitém obsahu vodní páry (směsový poměr) je teplota, na kterou se musí daný vzduch ochladit, aby dosáhl okamžiku nasycení vzhledem k ledu (začátek tvorby mrazu).

Teplota mokrého teploměru
Teplota vlhkého teploměru (baňky) pro vlhký vzduch při teplotě T, tlaku Pb a určitém obsahu vodní páry (směsový poměr) je teplota, kterou vzduch nabývá při dané teplotě za předpokladu, že se do něj postupně zavádějí nekonečně malé části vody, které se adiabatickým procesem za konstantního tlaku odpařují až do nasycení.
Tento parametr se používá k emulaci činnosti psychrometru.

Koncentrace par
Koncentrace par (hustota vody ve směsi) nebo absolutní vlhkost se určuje jako poměr hmotnosti vodní páry Mv k objemu V, který směs zaujímá.
Dv = Mv / V , vyjádřeno v g/m3 nebo grains/cu ft (grains na krychlovou stopu)
To lze odvodit z následující rovnice PV = nRT:
a) Mv = nx mw, kde:
n = počet molů vodní páry přítomných v objemu V
mw = molekulová hmotnost vody
b) Dv = Mv /.V = nx mw / V = mwxp / RT, kde:
molekulová hmotnost = 18.016 g
p = parciální tlak vodní páry [Pa]
R = 8.31436 Pa x m3 / °K x mol
T = teplota směsi plynů ve °K
Dv [g/m3] = p / 0.4615 x T
Dv [gr/m³] = 0.437 x Dv [g/m³]

Specifická vlhkost
Měrná vlhkost (také známá jako hmotnostní koncentrace nebo obsah vlhkosti ve vlhkém vzduchu) je poměr hmotnosti vodní páry Mv k hmotnosti mokrý vzduch (Mv + Ma) obsahující vodní páru Mv.
Q = Mv / (Mv + Ma)
Q = p mw / (p mw + (Pb – p) ma)
Q [g/kg] = 1000 p / (1.6078 Pb – 0.6078 p)
Q [gr/lb] = 7 x Q [g/kg]

Poměr směsi (obsah vody) podle hmotnosti
Směšovací poměr r pro vlhký vzduch je poměr hmotnosti vodní páry Mv k hmotnosti suché vzduch Ma, ve kterém jsou tyto páry obsaženy:
r = Mv / Ma
Mv = nx mw = mw x p V / RT
Ma = nx ma = ma x pa V / RT = ma x (Pb – p) / RT, kde:
molekulová hmotnost = 18.016 g
hmotnost = 28.966 g
p = parciální tlak vodní páry [Pa]
pa = parciální tlak suchého vzduchu [Pa]
Pb = celkový nebo atmosférický tlak [Pa]
R = 8.31436 Pa x m3 / °K x mol
T = teplota směsi plynů ve °K
r = mw p / ma (Pb – p)
r = 621.97 xp / (Pb – p) [g/kg]
r [gr/lb] = 7 x r [g/kg]

Энтальпия
Entalpie (neboli energetický „obsah“) vlhkého vzduchu při tlaku Pb, teplotě t (°C) a směšovacím poměru r (g/kg) se určí následovně:
h [kJ/kg vlhkosti] = 1.00464 t + 0.001846 rxt + 2.5 r
Poznámka: Předpokládá se, že entalpie suchého vzduchu (r = 0) při 0 °C je nulová. Záporné hodnoty entalpie jsou možné a naznačují, že energetický obsah směsi vzduchu a vodní páry je menší než její obsah v suchém vzduchu při 0 °C.
1 libra = 0.4536 kg
1 BTU = 1.05507 kJ
h [BTU / lb] = 0.4299 x h [kJ/kg] + 7.68
Pro vztah mezi hodnotou entalpie vyjádřenou v BTU/lb a teplotou 7.68 °F se přidává hodnota 0.

Chyba výpočtu rosného bodu pro vlhkoměry

Moderní mikroprocesorové vlhkoměry využívají výsledky stanovení relativní vlhkosti a teploty k výpočtu dalších parametrů, jako je rosný bod, směšovací poměr, entalpie atd. Tyto převody mají určitou chybu, jejíž hodnota závisí na vlhkostních a teplotních podmínkách. Typické křivky chyb pro výpočet rosného bodu jsou znázorněny v následujícím grafu:

Přesnost výpočtů rosného bodu pomocí vlhkoměrů je nižší než toho, čeho lze obvykle dosáhnout s přístroji s chlazeným zrcadlem. To platí zejména pro nízké hodnoty rosného bodu (vyšší než -40…-50 °C) a pro nízké teploty. Ve většině aplikací je opakovatelnost odečtů důležitější než přesnost. Opakovatelnost výpočtů rosného bodu je obvykle 1/3 výše uvedené nejistoty. Použití vypočítaného rosného bodu umožňuje provádět měření v podmínkách, kde přístroje s chlazeným zrcadlem nejsou použitelné. Měřicí část přístrojů s chlazeným zrcadlem je obvykle omezena na provozní teploty do 70 °C. Kromě svých vysokoteplotních schopností mají senzory relativní vlhkosti řadu významných výhod pro průmyslové aplikace: menší nároky na údržbu, větší odolnost vůči kontaminaci, žádný systém odběru vzorků, žádné problémy s identifikací rosy a námrazy a lepší reakce na rychle se měnící podmínky.

Měření aktivity vody

Aktivita vody: definice a aplikace

Definice
Voda je součástí všech potravinářských výrobků. Technologické vlastnosti, integrální ukazatel kvality a trvanlivost potravinářských výrobků jsou do značné míry určeny vlastnostmi vody v nich obsažené.
W. J. Scott navrhl používat indikátor „aktivity vody“, který je definován jako poměr parciálního tlaku vodní páry nad produktem k parciálnímu tlaku vodní páry nad čistou vodou při dané teplotě. Na základě řady studií bylo zjištěno, že indikátor „aktivity vody“ odráží stupeň aktivní účasti vody v různých procesech probíhajících v potravinářském výrobku. V současné době nám experimentální data umožňují dojít k závěru, že úroveň aktivity vody ovlivňuje intenzitu reakcí probíhajících v produktu, jako je oxidace lipidů, tvorba melanoidinů, aktivita enzymatických, mikrobiologických a dalších procesů.
Vzhledem k důležitosti a vysoké informační stopě ukazatele aktivity vody je v zemích sjednocené Evropy jeho stanovení spolu s ukazateli „vlhkost“ a „koncentrace vodíkových iontů“ povinné při zkoumání řady produktů a v USA je stanovení aktivity vody zahrnuto v pokynech pro kontrolu kvality potravinářských výrobků, stejně jako léčiv a léčiv.
Ve většině případů je aktivita vody funkcí obsahu vlhkosti, chemického složení, struktury, fázového stavu a teploty produktu. U kapalných médií se za standardní stav považuje čisté rozpouštědlo.

Obsah vlhkosti v produktu lze definovat jako hmotnostní procento vody vzhledem k hmotnosti suchého produktu.
Produkty, které mohou obsahovat vlhkost, lze rozdělit do dvou kategorií: hygroskopické a nehygroskopické. Mezi hygroskopické materiály patří soli, rostlinná vlákna, většina oxidů kovů, mnoho polymerů atd. Typickými zástupci nehygroskopických materiálů jsou kovové prášky, skleněné granule atd.
Ve vztahu k obsahu vlhkosti v produktu definujeme statickou rovnováhu jako kombinaci podmínek, za kterých si produkt již nevyměňuje vlhkost s okolním vzduchem. Za podmínek statické rovnováhy závisí obsah vlhkosti v hygroskopickém produktu na povaze produktu a na následujících dvou faktorech:
a) parciální tlak vodní páry bezprostředně obklopující produkt
b) teplota produktu
Pokud obsah vlhkosti ve výrobku nezávisí na těchto dvou faktorech, pak je výrobek nehygroskopický.
Hygroskopické produkty mohou absorbovat vlhkost různými způsoby: sorpcí s tvorbou hydrátu zadrženého povrchovou energií, difuzí molekul vody do struktury materiálu, kapilární kondenzací, tvorbou roztoků atd. V závislosti na typu absorpčního procesu může být voda více či méně pevně zadržena produktem. Vlhkost obsažená v produktu může zahrnovat jak imobilizovanou část (např. vodu ve formě hydrátů), tak aktivní (chemicky nevázanou) část.
Aktivita vody Aw (nebo rovnovážná relativní vlhkost %ERH) měří tlak par generovaný vlhkostí přítomnou v hygroskopickém produktu.
Aw = p / ps a %ERH = 100 x Aw, kde:
p : parciální tlak vodní páry nad povrchem produktu
ps: tlak nasycení nebo parciální tlak páry nad čistou vodou při teplotě produktu
Aktivita vody odráží aktivní podíl obsažené vlhkosti, neboli podíl, který si produkt může za normálních podmínek vyměnit s prostředím.
Aktivita vody se obvykle stanovuje za podmínek statické rovnováhy. Za těchto podmínek je parciální tlak vodní páry (p) na povrchu produktu roven parciálnímu tlaku vodní páry v okolí produktu. Jakákoli výměna vlhkosti mezi produktem a prostředím je určena rozdílem mezi těmito dvěma tlaky.
Vodní pára může být také přítomna v plynech nebo směsích plynů. Relativní vlhkost plynu je definována jako
%RH = 100 xp/ps, kde
p — parciální tlak vodní páry přítomné ve směsi plynů
ps — nasycený tlak nebo parciální tlak páry nad čistou vodou při teplotě plynu

Aktivita vody (Aw) a teplota
Jak aktivita vody (materiály), tak relativní vlhkost (plyny) souvisí s tlakem nasycení (ps) nebo parciálním tlakem par čisté vody:
Aw = p / ps
%RV = 100 xp/ps
Tlak nasycených par (ps) je silně závislý na teplotě. Při normální pokojové teplotě se (ps) zvyšuje přibližně o 6.2 % na každý 1 °C zvýšení teploty. V otevřeném prostoru nenasyceném vodní párou se parciální tlak vodní páry (p) s teplotou nemění. V uzavřeném prostoru se (p) mění úměrně teplotě vyjádřené ve stupních Kelvina °K (°K = °C + 273.16). Při normální pokojové teplotě je změna parciálního tlaku par (p) způsobená malou změnou teploty ve °C prakticky nevýznamná. Protože (p) je nezávislý na teplotě, zatímco (ps) ano, je relativní vlhkost plynů (%RH = 100 xp/ps) silně závislá na teplotě. Při relativní vlhkosti 95 %RH a pokojové teplotě vede zvýšení teploty o 1 °C ke snížení relativní vlhkosti o přibližně 6 %RH. Při relativní vlhkosti 50 %RH a stejném zvýšení teploty dochází ke snížení relativní vlhkosti přibližně o 3 %RH.
Vodní aktivita většiny hygroskopických produktů není příliš citlivá na teplotu. Výzkumná data ukazují, že při pokojové teplotě se vodní aktivita pohybuje zhruba od 0.0005 do 0.005 Aw (0.05 až 0.5 % relativní vlhkosti) na změnu teploty o 1 °C.
To se vysvětluje skutečností, že parciální tlak (p) nad povrchem produktu se mění s teplotou. U většiny hygroskopických produktů je velikost změny parciálního tlaku vodní páry (p) s teplotou nad jejich povrchem téměř stejná (ale ne přesně) jako velikost změny parciálního tlaku nasycené vodní páry (ps) nad čistou vodou.
V důsledku toho změna teploty způsobuje změnu parciálního tlaku vodní páry nad hygroskopickým produktem. Zároveň parciální tlak vodní páry ve vzduchu obklopujícím produkt zůstává prakticky nezměněn. To vede k tomu, že jakákoli změna teploty hygroskopického produktu zahájí výměnu vlhkosti se vzduchem (nebo plynem), který jej obklopuje. K výměně dochází, dokud se parciální tlak vodní páry nad produktem a v okolním vzduchu nevyrovná. Při měření aktivity vody je velmi důležité udržovat teplotu pokud možno na konstantní úrovni.

Aplikace
Aktivní složka vlhkosti látky, neboli, jak je nyní zřejmé, aktivita vody, poskytuje přesnější informace než celková vlhkost, pokud jde o mikrobiologickou, chemickou a enzymatickou stabilitu látek podléhajících rychlé zkáze, jako jsou potraviny a semena. Ze stejných důvodů je aktivita vody neméně důležitá i ve farmaceutickém průmyslu, kde poskytuje užitečné informace o hustotě (tvrdosti) tablet a pilulek nebo o kvalitě povlaku. Aktivitu vody lze přímo porovnat s relativní vlhkostí okolního vzduchu, aby se zabránilo změnám v produktu (papír, fotografické filmy), aby se zabránilo slepování nebo tvrdnutí hygroskopických prášků (moučkový cukr, sůl) atd.
Aktivitu vody lze u některých produktů (většinou syntetických) použít k nepřímému stanovení celkového obsahu vlhkosti. Pro tento účel je nutné získat sorpční izotermu. Sorpční izoterma je graf znázorňující vztah mezi aktivitou vody a obsahem vlhkosti při konstantní teplotě. U většiny přírodních látek není možné získat reprodukovatelnou sorpční izotermu a aktivitu vody je nutné posuzovat odděleně od obsahu vlhkosti.

Stanovení aktivity vody v mléčných výrobcích
na základě materiálů z webových stránek VNIMI
Termín „vodní aktivita“ Aw) poprvé představil Scott v roce 1952, který prokázal, že existuje vztah mezi skupenstvím vody v produktu a růstem mikroorganismů v něm.
Od teď Aw se stal nejdůležitějším parametrem v konzervárenském průmyslu.
Samotná definice aktivity je považována za vztah prchavosti f (těkavost) látky v určitém skupenství až její prchavost fs v jakémkoli státě akceptovaném jako standard.
Protože uvažujeme vodné prostředí potravin, fugacita látky se chápe jako určitá hodnota parciálního tlaku par nad produktem.
Pokud se za standardní stav vezme tlak par nad čistým rozpouštědlem (destilovaná voda), bude mít vztah pro Aw tvar:
Aw = f / fs = p / ps(1)
kde: p — parciální tlak vodní páry nad povrchem výrobku;
ps — tlak nasycené páry nad čistou vodou při teplotě produktu.
Vzhledem k tomu, že hodnota Аw má termodynamickou povahu, tj. charakterizuje rovnovážný tlak vodní páry při určité teplotě; lze ji definovat jako rovnovážnou relativní vlhkost dělenou 100.
Аw = Rh / 100, (2)
kde: Rh — rovnovážná relativní vlhkost, %
Poměr parciálních tlaků par nad produktem a čistým rozpouštědlem je zahrnut v základním termodynamickém vzorci pro kvantitativní stanovení vazebné energie vlhkosti s materiálem (podle P.A. Rebindera).
-*F = L = RT ln p/ps=RT ln Аw (J/mol), (3)
kde:
*F — pokles volné energie systému;
L — práce potřebná k odstranění 1 molu vody z materiálu (beze změny složení);
R— plynová konstanta;
Т— absolutní teplota.
Na základě literárních údajů uvádí tabulka 1 hodnoty Аw některé mléčné výrobky.

Je známo, že mezi vodou, chemickými sloučeninami a biologickou strukturou potravinářských výrobků dochází k interakcím různého charakteru. Voda je konkrétně disperzním médiem pro řadu chemických reakcí a metabolismus mikroorganismů v potravinářských výrobcích. Hodnota Аw dobře koreluje s mnoha z nich. Takže pokles Аw od 1 do 0.2 vede k významnému zpomalení chemických a enzymatických reakcí, s výjimkou procesu oxidace lipidů a Maillardovy reakce.
V současné době byly studovány a stanoveny prahové hodnoty. Аw pro většinu mikroorganismů, po jejímž překročení se jejich růstové procesy zpomalují nebo zastavují. Pro většinu bakterií je tedy limitní hodnota Аw , přičemž jejich normální vývoj by neměl být nižší než 0.90 – 0.99. Kvasinky a mnoho plísní se dobře rozvíjejí i uvnitř Аw = 0.85 – 0.65. Zejména v mlékárenském a konzervárenském průmyslu jsou nejnebezpečnější osmofilní kvasinky, které se mohou vyvíjet, když Аw blízké 0.70 a být příčinou vad kondenzovaných mléčných výrobků s cukrem.
Podle množství vodní aktivity se rozlišují tyto druhy potravin:
potraviny s vysokým obsahem vlhkosti (Аw = 1.0 – 0.9);
produkty se středním obsahem vlhkosti (Аw = 0.9–0.6);
výrobky s nízkou vlhkostí (Аw = 0.6 – 0.0).
Důležitost tohoto ukazatele dokládá i fakt, že Americký institut potravinářských technologů při svém 50. výročí zaznamenal jednu z deseti nejvýznamnějších inovací v potravinářském průmyslu posledního půlstoletí – koncept vodní aktivity, který umožňuje posoudit stupeň náchylnosti sušených výrobků a výrobků se středním obsahem vlhkosti k mikrobiologickému a jinému znehodnocení.
Řízením funkčních a technologických ukazatelů v produktu, a zejména ukazatele Аw , je možné předpovědět jeho skladovací kapacitu, což umožní vytvořit „mapy stability“ mléčných výrobků a určit optimální podmínky pro jejich skladování.

Vzduch vždy obsahuje vodní páru, a to i při teplotách pod nulou. Měřením množství páry získáme informaci o vlhkosti vzduchu.

Čím vyšší je teplota, tím více vodní páry vzduch pojme. Samozřejmě, pokud tuto vodní páru přidáte do vzduchu.

Používají se dva indikátory vlhkosti – absolutní a relativní vlhkost.

Co je to parciální tlak

Vzduch je směs plynů. Obsahuje nejvíce dusíku – 78 procent. Také kyslík je obsažen ve formě molekul (O_) a (O_) – ozon, tvoří 21 procent. Zbývající plyny, včetně inertních plynů a oxidu uhličitého, tvoří 1 procento. Tlak vzduchu je součet tlaků každého plynu vstupujícího do vzduchu.

Vysvětlíme si to na jednoduchém příkladu. Za nádobu uvažujme například obyčejnou třílitrovou skleněnou nádobu na konzervaci. Když ve sklenici nejsou žádné potraviny, její objem je zcela pohlcen vzduchem. Tlak vzduchu v nádobě se bude rovnat atmosférickému tlaku. Nádobu uzavřete víčkem. Předpokládejme, že máme schopnost odděleně filtrovat každý plyn ze vzduchu.

Provedeme následující experiment:

1. Nejprve změříme tlak vzduchu v nádobě.
2. Poté z nádoby odčerpáme všechny plyny kromě jednoho. Tento jednotlivý plyn při stejné teplotě zabírá celý objem, který předtím zabírala směs plynů. Pomocí tlakoměru změřte tlak vytvořený zbývajícím plynem. Tlak zbývajícího plynu se nazývá parciální tlak.
3. Dále vraťme dříve odčerpané plyny do nádoby.
4. Poté odfiltrujeme nějaký další plyn, necháme ho v nádobě a všechny ostatní plyny odčerpáme. Tlakoměrem změříme parciální tlak zbývajícího plynu.

Když jsme tento experiment provedli několikrát, získáme parciální tlaky všech plynů, které tvoří vzduch.

• Částečně z italského “parzio” – část. To znamená součást něčeho celku.
• Manometr – přístroj na měření tlaku (link).
• Tělesa v plynném stavu zabírají celý objem, který se jim nabízí. Jak jsou plyny odstraňovány, hmotnost látky v nádobě se snižuje. Zbývající plyn však zabere celý objem nádoby a vytvoří tlak na její stěny.

Vztah mezi celkovým tlakem a parciálními tlaky všech plynů ve směsi lze popsat pomocí matematiky takto:

(velké P_> vlevo(text vpravo) ) – tlak směsi plynů (celkový tlak);

(velké P_ vlevo(text vpravo) ) – parciální tlak prvního plynu;

(velké P_ left(text right) ) – parciální tlak druhého plynu;

Každý plyn má svůj vlastní příspěvek k celkovému tlaku směsi. Tento příspěvek se nazývá parciální tlak plynu.

Pokud sečteme parciální tlaky všech plynů, dostaneme tlak vzduchu, který jsme naměřili na začátku experimentu, než jsme začali plyny z plechovky odčerpávat.

V jakých jednotkách se měří absolutní vlhkost?

Každá molekula má hmotnost. Čím více molekul páry, tím větší je hmotnost páry v každém krychlovém metru vzduchu.

Hmotnost v objemu je hustota. Absolutní vlhkost se proto udává pomocí hustoty vodní páry.

Hustota páry souvisí s jejím parciálním tlakem. Čím větší je hustota páry, tím větší je její parciální tlak. Absolutní vlhkost lze tedy indikovat i pomocí parciálního tlaku vodní páry.

Čím více molekul páry v každém metru krychlovém vzduchu, tím větší je absolutní vlhkost.

V jakých jednotkách se měří relativní vlhkost?

Stupeň vlhkosti vzduchu závisí na tom, zda je vodní pára ve vzduchu blízko nebo daleko, a na stavu nasycení. Pokud je pára blízko nasycení, je relativní vlhkost vysoká. A pokud je pára daleko od nasycení, relativní vlhkost je nízká.

Relativní vlhkost se obvykle měří v procentech, protože relativní hodnoty popisujeme pomocí zlomků.

Důležité! Nejprve změřte teplotu vzduchu a poté změřte relativní vlhkost!

Poznámka: Relativní hodnota znamená zlomek. Procento je zlomek, jehož jmenovatelem je 100.

Vzorec pro výpočet relativní vlhkosti

Čitatel je hustota par dostupná v době měření.

Jmenovatel je maximální hustota par odpovídající dostupné teplotě (tj. hustota nasycených par).

Pokud je hustota páry maximální, pak se pára nazývá nasycená. Čím vyšší je teplota, tím větší je maximální hustota páry.

(velké varphi) – relativní vlhkost;

(large rho_ left( frac>^>right) ) – naměřená hustota vodní páry ve vzduchu, tedy absolutní vlhkost;

(large rho_ left( frac>^>right) ) – maximální hustota vodní páry ve vzduchu, která může být při měřené teplotě, tedy hustota nasycených par;

Někdy je vhodnější napsat vzorec v tomto tvaru:

Co je rosný bod

Pokud ochladíte vlhký vzduch, můžete páru ve vzduchu přivést k nasycení. Zároveň si můžete všimnout, jak se na hladkých plochách objevuje rosa. Při určité teplotě se objeví rosa. Tato teplota se nazývá rosný bod.

Rosný bod je teplota, při které relativní vlhkost dosáhne 100 %. Při této teplotě se ze vzduchu sráží vlhkost: padá rosa, prší, nebo se například mlží sklo.

Přístroje na měření vlhkosti

Přístroje, které lze použít k měření vlhkosti, se nazývají vlhkoměry. Existuje několik typů takových zařízení: vlasy, kondenzace, psychrometrické.

Vlasový vlhkoměr

Vlasový vlhkoměr využívá vlastnost vlasu měnit svou délku při změně vlhkosti. Čím vyšší je vlhkost vzduchu, tím jsou vlasy delší. Obvykle používají vlasy z koňské hřívy nebo dlouhé lidské vlasy. Jeden konec vlasů je připevněn k tělu zařízení a druhý je připevněn k šipce (obr. 1). Pomocí stupnice přístroje můžete určit relativní vlhkost vzduchu.

Rýže. 1. Vlasový vlhkoměr se skládá ze stupnice, otočného mechanismu s ukazovátkem a vlasu

Kondenzační vlhkoměr

Kondenzační vlhkoměr rosného bodu pomáhá určit absolutní vlhkost vzduchu.

Nejprve určete rosný bod pomocí teploměru zabudovaného v zařízení. Poté se pomocí tabulky obsahující hustotu a parciální tlak vodní páry při různých teplotách určí absolutní vlhkost vzduchu.

Pokud je známa teplota vzduchu a absolutní vlhkost, lze dodatečně vypočítat relativní vlhkost vzduchu.

Konstrukce kondenzačního vlhkoměru je na obrázku 2.

Malá kovová krabička obsahuje trubici s žárovkou a teploměrem. Přední tenká stěna boxu je leštěná, aby bylo snazší pozorovat kondenzaci vodních kapiček. Kovový kroužek, který vyztužuje tenkou přední stěnu, je připevněn přes distanční vložku pro tepelnou izolaci.

Rýže. 2. Kondenzační vlhkoměr obsahuje teploměr a baňku ponořenou v nádobě s rychle se odpařující kapalinou, nádoba má leštěnou stěnu, na které může kondenzovat voda ze vzduchu

Zařízení se používá takto: Do ​​krabice nalijte rychle se odpařující tekutinu (líh, éter atd.) a profoukněte krabici vzduchem s hruškou. Způsobují tedy rychlé odpařování kapaliny a pokles teploty v boxu. Na leštěné přední stěně krabice se přitom objevuje rosa. Teploměr umožňuje měřit teplotu, při které rosa kondenzuje. Objevení se rosy znamená, že pára je nasycená.

Absolutní vlhkost vzduchu se určuje z tabulky, která obsahuje hustotu a parciální tlak vodní páry při různých teplotách.

Psychrometrický vlhkoměr

Takové zařízení pro měření relativní vlhkosti se zkráceně nazývá psychrometr. Skládá se ze dvou stejných teploměrů upevněných na držáku (obr. 3). Spodní část jednoho z teploměrů je ponořena do malé nádobky obsahující několik mililitrů vody. Obvykle se na tělo tohoto zařízení aplikuje psychrometrický stůl. Díky této tabulce můžete odečtením údajů dvou teploměrů určit relativní vlhkost vzduchu.

Rýže. 3. Psychrometrický vlhkoměr se skládá ze suchého a mokrého teploměru

Domácí psychrometr

Chcete-li vyrobit domácí psychrometr, musíte si vzít dva stejné domácí lihové teploměry.

Na dně každého teploměru je kulička kapaliny. Tato kapalina expanduje se zvyšující se teplotou. Přebytečná kapalina z kuličky stoupá tenkou trubičkou, vedle které jsou vyznačeny dílky teplotní stupnice. Obvykle se jako taková kapalina používá tónovaný líh (alkoholový teploměr) nebo rtuť (rtuťový teploměr).

Kulička jednoho z teploměrů by měla být zabalena do kousku vaty nebo malého hadříku navlhčeného vodou pokojové teploty. Dohodneme se, že tento teploměr budeme nazývat „mokrý“.

S druhým teploměrem nemusíte nic dělat. Tento teploměr budeme nazývat „suchý“ teploměr.

Položme tyto teploměry blízko sebe. Po pár minutách bude domácí psychrometr připraven k měření vlhkosti.

Víme, že teplota kapaliny s odpařováním klesá (odkaz). Proto bude údaj mokrého teploměru vždy nižší než údaj suchého teploměru. Čím je vzduch sušší, tím větší je rozdíl mezi údaji teploměru. Protože v suchém vzduchu se zvyšuje rychlost odpařování (odkaz) vody.

Zaznamenejme si údaje suchých a vlhkých teploměrů. Relativní vlhkost vzduchu lze zjistit pomocí psychrometrické tabulky.

Co je to psychrometrický stůl

Psychrometrická tabulka (obr. 4 a obr. 5) obsahuje hodnoty relativní vlhkosti vzduchu. Tyto hodnoty se vztahují k hodnotám suchého teploměru a rozdílu mezi hodnotami suchého a vlhkého teploměru.

Rýže. 4. Psychrometrická tabulka, 1. část
Rýže. 5. Psychrometrická tabulka, 2. část

Přítomnost vodní páry ve vzduchu ovlivňuje rychlost odpařování. Čím vyšší je teplota a čím méně páry ve vzduchu, tím rychleji se voda odpařuje, tím větší je rozdíl mezi údaji suchého a mokrého teploměru.

Tabulka – závislost hustoty nasycených par na teplotě

Tato tabulka (obr. 6 a obr. 7) obsahuje hustotu a parciální tlak vodní páry při různých teplotách. Pomocí takové tabulky, znáte absolutní vlhkost a teplotu vzduchu, můžete vypočítat relativní vlhkost.

Absolutní vlhkost vzduchu se obvykle udává pomocí hustoty vodní páry.

Rýže. 6. Hustota a parciální tlak vodní páry při různých teplotách, 1. část
Rýže. 7. Hustota a parciální tlak vodní páry při různých teplotách, 2. část

Pohádka o malém čaroději a kouzelném vědru

Pojem vzdušná vlhkost lze snadno vysvětlit pomocí pohádky.

V jistém království žil malý čaroděj. Jmenoval se Air. A měl kouzelný kbelík.

Kouzlo bylo v tom, že velikost kbelíku závisela na teplotě. Čím vyšší je teplota, tím větší je kbelík a zvětšuje se jeho velikost.

Poznámka: V této analogii je absolutní vlhkost množství vody nalité do kbelíku. A relativní vlhkost je poměr, který nalévaná voda zaujímá vzhledem k celému objemu kbelíku.

Předpokládejme, že při určité teplotě je objem kbelíku 10 litrů. Nalijte 5 litrů vody do kbelíku. To je půl kbelíku, to znamená, že relativní vlhkost bude 50%. Protože 5/10 = 0,50 = 50 %

Množství nalité vody neměníme, to znamená, že se nemění hmotnost ani objem vody.

Řekněme, že teplota se zvýšila. Velikost kbelíku se bude zvětšovat s rostoucí teplotou. Předpokládejme, že kbelík narostl natolik, že jeho objem je nyní 15 litrů.

To znamená, že nyní bude relativní vlhkost rovna

Rýže. 8. S rostoucí teplotou klesá relativní vlhkost

Pokud se absolutní vlhkost nemění, když teplota stoupá, relativní vlhkost klesá.

Předpokládejme nyní, že teplota klesla. To znamená, že se objem (velikost) kbelíku zmenší. Pokud se objem kbelíku zmenší např. na 8 litrů, tak relativní vlhkost bude

To znamená, že absolutní vlhkost se nezměnila, ale relativní vlhkost se zvýšila.

Rýže. 9. S klesající teplotou se zvyšuje relativní vlhkost

Pokud se absolutní vlhkost při poklesu teploty nemění, relativní vlhkost stoupá.

Při dalším poklesu teploty se bude objem kbelíku dále zmenšovat. Při určité teplotě se může stát, že objem zmenšeného kbelíku se shoduje s objemem nalité vody.

Předpokládejme, že objem kbelíku klesne na 5 litrů. A množství vody v kbelíku se také rovná 5 litrům. Relativní vlhkost bude 100%.

Teplota, při které velikost kbelíku odpovídá množství nalité vody, se nazývá rosný bod.

Rýže. 10. Snížením teploty vlhkého vzduchu dosáhneme nasycení párou a rosného bodu. Relativní vlhkost při této teplotě bude 100%

Pokud bude teplota nadále klesat, magický kbelík se bude dále zmenšovat. Přebytečná voda se vylije. V takových případech říkáme: „srážky klesají“ nebo „prší“.

Poznámka: Relativní vlhkost nesmí překročit 100 %. Při relativní vlhkosti 100% přebytečná vodní pára ze vzduchu kondenzuje, což má za následek srážky – déšť nebo rosu.

Proč kontrolovat vlhkost vzduchu?

Je nutné měřit a kontrolovat úroveň vlhkosti vzduchu v celé řadě situací:

• v meteorologii – předpovídat počasí;
• v zemědělství – ve sklenících a sklenících je nutné udržovat vzdušnou vlhkost, která je příjemná pro pěstované rostliny;
• ve skladech obchodů s potravinami – aby se výrobky nezkazily před datem spotřeby;
• v autoboxech – aby se zabránilo korozi na kovových površích automobilů, mechanismů a náhradních dílů pro ně;
• v obytných prostorách – pohodlná úroveň relativní vlhkosti vzduchu pro člověka je v rozmezí od 40 do 60 procent;
• v knihovnách a muzeích – uchovávat knihy a cenná umělecká díla po mnoho staletí;

Závěry

1. Parciální tlak je tlak jednoho plynu ve směsi. Částečný – z italského „parzio“ – součást něčeho celku.
2. Sečteme-li všechny parciální tlaky, dostaneme celkový tlak plynné směsi.
3. Vzduch je směs plynů. Tlak vzduchu je součtem parciálních tlaků všech plynů, které tvoří vzduch.
4. Vzduch i při teplotách pod nulou obsahuje vodní páru. Měřením množství této páry změříme vlhkost vzduchu.
5. Čím vyšší je teplota, tím více vodní páry vzduch pojme. Samozřejmě, pokud tuto vodní páru přidáte do vzduchu.
6. Existují dva typy vlhkosti vzduchu – absolutní a relativní.
7. Absolutní vlhkost se udává pomocí hustoty vodní páry nebo pomocí parciálního tlaku vodní páry.
8. Přístroje pro měření vlhkosti se nazývají vlhkoměry. Široce se používají kondenzační, vlasové a psychrometrické vlhkoměry.
9. Psychrometrický vlhkoměr se zkráceně nazývá psychrometr.
10. Domácí psychrometr lze vyrobit ze dvou stejných domácích teploměrů. Jeden teploměr budeme nazývat mokrý teploměr a druhý suchý teploměr.
11. Relativní vlhkost lze určit pomocí psychrometru a psychrometrické tabulky.
12. Nejprve změříme teplotu vzduchu a poté relativní vlhkost.
13. Relativní vlhkost je zlomková hodnota. Uvádí se v procentech. Čitatelem zlomku je hustota páry přítomné ve vzduchu; jmenovatelem je maximální hustota páry při této teplotě, tj. hustota páry nasycené při této teplotě.
14. Absolutní a relativní vlhkost vzduchu spolu souvisí. Když znáte teplotu vzduchu a jednu z úrovní vlhkosti, můžete určit druhou vlhkost (k určení relativní vlhkosti můžete použít absolutní vlhkost a naopak). K tomu použijte tabulku hustot vodní páry při různých teplotách.