Влияние интенсивности испарения и конденсации воды на живые организмы.

Если испарение превалирует над конденсацией, то организмы и почва теряют влагу. Если превалирует конденсация, то становятся невозможны процессы сушки.Перед нами стоит необходимость усовершенствовать понятие влажности, понятие абсолютной влажности, как мы только что убедились, не полностью описывает все необходимые нам явления.

Значение влажности

Люди восприимчивы к значению относительной влажности, от нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. При высокой влажности, особенно в жаркий день, это испарение уменьшается, вследствие чего нарушается нормальный теплообмен организма с окружающей средой. В сухом воздухе, наоборот, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, от чего высыхают, например, слизистые оболочки дыхательных путей. Наиболее благоприятной для человека является относительная влажность в интервале 40–60 %.

Важна также роль водяного пара в формировании погодных условий. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и к последующему выпадению осадков, что, безусловно, имеет значение для любых аспектов нашей жизни и для народного хозяйства. Во многих производственных процессах поддерживаются искусственные режимы влажности. Примером таких процессов являются ткацкие, кондитерские, фармацевтические цеха и многие другие. В библиотеках и музеях для сохранения книг и экспонатов также важно поддерживать определенное значение относительной влажности, поэтому в таких учреждениях во всех помещениях обязательно на стене висит психрометр.

Относительная влажность

Еще раз обсудим проблематику. Сделаем это на простом примере. Представьте себе, что в некоем транспортном средстве находится 20 человек. Много это или мало? Мы не сможем этого определить, пока не будем знать максимальную вместимость данного автомобиля или данного транспортного средства. 20 человек в легковой машине – это много, а 20 человек в большом автобусе – не так уж и много. Аналогично и в случае с абсолютной влажностью, т. е. с парциальным давлением водяного пара: нам необходимо его с чем-то сравнивать. С чем же сравнивать это парциальное давление? Ответ нам подсказывает прошлый урок. Какое важное, особое значение есть у давления водяного пара? Это давление насыщенного водяного пара. Если мы будем сравнивать парциальное давление водяного пара при данной температуре с давлением насыщенного водяного пара при этой же температуре, мы сможем более точно охарактеризовать ту самую влажность воздуха. Чтобы охарактеризовать удаленность состояния пара от насыщения, ввели специальную величину, называемую относительной влажностью.

Относительной влажностью воздуха называют выраженное в процентах отношение давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного пара при той же температуре:

Теперь ясно, что чем меньше относительная влажность, тем дальше тот или иной пар от насыщения. Так, например, если значение относительной влажности равно 0, то фактически водяного пара в воздухе нет. Т. е. у нас невозможна конденсация, а при значении относительной влажности 100 % весь водяной пар, который находится в воздухе, является насыщенным, т. к. его давление равно давлению насыщенного водяного пара при данной температуре. Таким способом мы теперь точно определи, что такое та влажность, значение которой нам каждый раз сообщают в прогнозах погоды.

Воспользовавшись уравнением Менделеева – Клапейрона, мы можем получить для относительной влажности альтернативную формулу, в которую входит теперь значение плотности водяного пара, содержавшегося в воздухе, и плотность насыщенного пара при той же температуре.

Формула относительной влажности

– плотность водяного пара, содержавшегося в воздухе;

– плотность насыщенного пара при той же температуре.

Для расчета относительной влажности, как мы только что убедились, нам необходимо знать значение давления или плотности насыщенного пара при данной температуре.

На прошлом уроке, изучая насыщенный пар, мы говорили об этой зависимости, однако ее аналитический вид весьма сложен, наших математических знаний еще не достаточно. Как же быть в этом случае? Выход очень прост – вместо записи этих формул в аналитическом виде мы будем пользоваться таблицами значения давления и плотности насыщенного пара при данной температуре. Эти таблицы есть как в учебниках, так и в любом справочнике технических величин.

Как определить парциальное давление или плотность водяного пара при данной температуре? Мы научимся этим пользоваться в следующих разделах урока.