Фізіка. 10 клас

Вільготнасць паветра. Паветра, якое змяшчае вадзяную пару, называюць вільготным паветрам. Асноўнымі колькаснымі характарыстыкамі такога паветра з’яўляюцца яго абсалютная і адносная вільготнасці.

Абсалютная вільготнасць ρ_п паветра — фізічная велічыня, роўная шчыльнасці вадзяной пары, якая знаходзіцца ў паветры пры дадзеных умовах.

Звычайна абсалютную вільготнасць выражаюць у грамах на кубічны метр

Паколькі атмасфернае паветра ўяўляе з сябе сумесь розных газаў (азот, кісларод, вуглякіслы газ і інш.) і вадзяной пары, то атмасферны ціск вызначаецца сумай парцыяльных ціскаў кампанентаў сухога паветра і вадзяной пары. Выкарыстоўваючы ўраўненне Клапейрона — Мендзялеева, шчыльнасць пары можна вызначыць праз яе парцыяльны ціск p_п:

дзе — малярная маса вады; Т — тэмпература паветра.

Ведаючы толькі шчыльнасць ρ_п пары, нельга меркаваць аб ступені вільготнасці паветра, бо пры адным і тым значэнні шчыльнасці пара можа быць як блізкай да насычэння, так і далёкай ад яго. Аказваецца, чым ніжэйшая тэмпература, тым бліжэй пара да насычэння. Менавіта ад гэтага залежыць інтэнсіўнасць выпарэння вады і страта вільгаці жывымі арганізмамі. Вось чаму ўводзяць яшчэ адну характарыстыку вільготнасці паветра — адносную вільготнасць, якая паказвае, наколькі вадзяная пара пры дадзенай тэмпературы далёкая ад насычэння.

Адносная вільготнасць φ паветра — фізічная велічыня, роўная адносінам абсалютнай вільготнасці ρ_п да шчыльнасці ρ_н насычанай вадзяной пары пры дадзенай тэмпературы.

Звычайна адносную вільготнасць выражаюць у працэнтах:

Чым ніжэйшая адносная вільготнасць паветра, тым больш інтэнсіўна выпарваецца вада. Пры адноснай вільготнасці паветра φ = 100 % вадзяная пара робіцца насычанай і тады знаходзіцца ў дынамічнай раўнавазе са сваёй вадкасцю. У гэтым выпадку працэсы выпарэння і кандэнсацыі ідуць з аднолькавай хуткасцю.

Паколькі шчыльнасць пары і яе парцыяльны ціск звязаны суадносінамі (10.1), то адносную вільготнасць можна вызначыць як адносіны парцыяльнага ціску p_п вадзяной пары, якая знаходзіцца ў паветры пры дадзенай тэмпературы, да ціску p_н насычанай пары пры той самай тэмпературы:

Такім чынам, адносная вільготнасць залежыць не толькі ад абсалютнай вільготнасці, але і ад тэмпературы паветра.

Значэнні ціску р_н і шчыльнасці ρ_н насычанай вадзяной пары пры розных тэмпературах прыведзены ў табліцы 1.

Табліца 1 — Ціск і шчыльнасць насычанай вадзяной пары

–20	0,103	0,85	8	1,06	8,3
–18	0,125	1,05	10	1,228	9,4
–16	0,151	1,27	12	1,402	10,7
–14	0,181	1,51	14	1,598	12,1
–12	0,217	1,80	16	1,817	13,6
–10	0,260	2,14	18	2,063	15,4
–8	0,337	2,54	20	2,338	17,3
–6	0,368	2,99	22	2,643	19,4
–4	0,437	3,51	24	2,984	21,8
–2	0,517	4,13	26	3,361	24,4
0	0,611	4,84	28	3,780	27,2
2	0,705	5,60	30	4,242	30,3
4	0,813	6,40	40	7,37	51,2
6	0,934	7,3	50	12,3	83,0

Калі парцыяльны ціск вадзяной пары ў паветры роўны ціску насычанай пары пры той самай тэмпературы, гавораць, што паветра насычана вадзяной парай. Калі ж шчыльнасць вадзяной пары перавышае шчыльнасць насычанай пары, то пару ў паветры лічаць перанасычанай. Такі стан з’яўляецца няўстойлівым і завяршаецца кандэнсацыяй.

Ціск насычанай пары памяншаецца пры паніжэнні тэмпературы (гл. табл. 1). З формулы (10.3) вынікае, што пры адным і тым ціску р_п вадзяной пары адносная вільготнасць тым вышэйшая, чым ніжэйшая тэмпература, і пры некаторым яе значэнні можа стаць роўнай 100 %.

Тэмпературу, пры якой вадзяная пара ў выніку ізабарнага ахаладжэння робіцца насычанай, называюць пунктам расы.

Пры паніжэнні тэмпературы ніжэй пункта расы адбываецца кандэнсацыя вадзяной пары. Напрыклад, днём тэмпература паветра была t_д = 26 °С, а шчыльнасць вадзяной пары . Ноччу тэмпература панізілася да t_н = 16 °С. Пры гэтай тэмпературы шчыльнасць насычанай вадзяной пары . Значыць, лішак пары скандэнсаваўся і выпаў у выглядзе расы. Гэты працэс з’яўляецца прычынай узнікнення туману (у паветры заўсёды ёсць пылінкі, якія з’яўляюцца цэнтрамі кандэнсацыі), воблакаў і дажджу. У тэхніцы кандэнсацыя звычайна адбываецца на паверхнях, якія ахалоджваюцца.

Калі адносная вільготнасць меншая за 100 %, то тэмпература, якая адпавядае пункту расы, заўсёды ніжэйшая за тэмпературу паветра, прычым тым ніжэйшая, чым меншая адносная вільготнасць.