Залежності тиску насиченої пари над плоскою поверхнею води й льоду від температури, отримані теоретично на підставі рівняння Клаузиуса - Клапейрона й звірені з експериментальними даними багатьох дослідників, рекомендовані для метеорологічної практики Всесвітньою метеорологічною організацією (ВМО):
ln psw = -6094,4692T-1 + 21,1249952 - 0,027245552 T + 0,000016853396T2 + 2,4575506 ln T
ln psi = -5504,4088T-1 - 3,5704628 - 0,017337458T + 0,0000065204209T2 + 6,1295027 ln T,
де psw і psi - тиск насиченої пари над плоскою поверхнею води й льоду відповідно (Па);
Т - температура (ДО).
Наведені формули справедливі для температур від 0 до 100?C (для psw) і від -0 до -100?C (для psi). У той же час ВМО рекомендує першу формулу й для негативних температур для переохолодженої води (до -50?C).
2. Методи й засоби виміру вологості
Вологість і зміст молекул води в речовинах і матеріалах є одним з найбільш важливих характеристик сполуки. Уже вказувалося, що вологу необхідно вимірювати в газах (концентрація пар води), у сумішах рідин (властиво зміст молекул води) і у твердих тілах у якості вологи, що входить у структуру кристалів. Відповідно, набір методів і пристроїв для виміру змісту молекул води в матеріалах виявляється досить різноманітним.
Традиції вимірювальної техніки, що опираються на повсякденний досвід, привели до того, що у вимірах вологості зложилася специфічна ситуація, коли залежно від впливу кількості вологи нате або інші процеси необхідно знать або абсолютне значення кількості вологи в речовині, або відносне значення, обумовлене як процентне відношення реальної вологості речовини до максимально можливого в даних умовах. Якщо необхідно знати, наприклад, зміна електричних або механічних властивостей речовини, у цьому випадку визначальної є абсолютне значення змісту вологи. Те ж саме ставиться до змісту вологи в нафті, у продуктах живлення й т.д. У тому випадку, коли необхідно визначити швидкість висихання вологих об'єктів, комфортність середовища перебування людини або метеорологічну обстановку, на перше місце виступає відношення реальної вологості, наприклад повітря, до максимально можливого при даній температурі.
У зв'язку із цим характеристики вологості, а також величини й одиниці вологості підрозділяються на характеристики вологовмісту.
Вологовміст - величини й одиниці, що виражають реальну кількість вологи в речовині. Основною характеристикою вологовмісту є абсолютна вологість, обумовлена як кількість вологи в одиниці об'єму:
(1)
До цього класу характеристик можна віднести парціальний тиск водяних пар у газах, абсолютну концентрацію молекул води для газу, близького до ідеального, обумовлену як:
(2)
де Т – абсолютна температура, n0 – постійна Лошмидта, рівна числу молекул ідеального газу в 1 див3 при нормальних умовах, тобто при p0= 760 Торр= 1015 Гпа й T0 = 273,1б К. Часто використовується така характеристика абсолютної вологості як крапка роси, тобто температура, при якій дана абсолютна вологість газу стає 100%. Ця характеристика привнесена в гігрометрію метеорологам і, тому що є найбільш характерною при визначенні моменту випадання роси й визначення її кількості.
Вологостан - процентне співвідношення, рівне відношенню абсолютної вологості до максимально можливого при даній температурі:
(3)
Відносна вологість може характеризуватися так званим дефіцитом парціального тиску, рівного відношенню парціального тиску вологи до максимально можливого при даній температурі. Дуже рідко в вимірах можна зустріти дефіцит крапки роси.
Зв'язок між температурою й максимально можливою абсолютною вологістю дається рівнянням пружності насичених пар води. Це рівняння має вигляд:
(4)
На практиці частіше користуються таблицею тиску насичених пар над плоскою поверхнею води або льоду при різних температурах. Ці дані наведені в табл. 1.
Таблиця 1. Тиск насичених пар над плоскою поверхнею води
|
t°c |
Рнк, мбар |
Анкг/м3 |
t°C |
Рнк, мбар |
Анкг/м3 |
|
0 |
6,108 |
4,582 |
31 |
44,927 |
33,704 |
|
1 |
6,566 |
4,926 |
32 |
47,551 |
35,672 |
|
2 |
7,055 |
5,293 |
33 |
50,307 |
37,740 |
|
3 |
7,575 |
5,683 |
34 |
53,200 |
39,910 |
|
4 |
8,159 |
6,120 |
35 |
56,236 |
42,188 |
|
5 |
8,719 |
6,541 |
36 |
59,422 |
44,576 |
|
6 |
9,347 |
7,012 |
37 |
62,762 |
47,083 |
|
7 |
10,013 |
7,511 |
38 |
66,264 |
49,710 |
|
8 |
10,722 |
8,043 |
39 |
69,934 |
52,464 |
|
9 |
11,474 |
8,608 |
40 |
73,777 |
55,347 |
|
10 |
12,272 |
9,206 |
41 |
77,802 |
58,366 |
|
t°c |
Рнк, мбар |
Анкг/м3 |
t°C |
Рнк, мбар |
Анкг/м3 |
|
11 |
13,119 |
9,842 |
42 |
82,015 |
61,527 |
|
12 |
14,017 |
10,515 |
43 |
86,423 |
64,839 |
|
13 |
14,969 |
11,229 |
44 |
91,034 |
68,293 |
|
14 |
15,977 |
11,986 |
45 |
95,855 |
71,909 |
|
15 |
17,044 |
12,786 |
46 |
100,89 |
75,686 |
|
16 |
18,173 |
13,633 |
47 |
106,16 |
79,640 |
|
17 |
19,367 |
14,529 |
48 |
111,66 |
83,766 |
|
18 |
20,630 |
15,476 |
49 |
117,40 |
87,772 |
|
19 |
21,964 |
16,477 |
50 |
123,40 |
92,573 |
|
20 |
23,373 |
17,534 |
51 |
129,65 |
97,262 |
|
21 |
24,861 |
18,650 |
52 |
136,17 |
102,153 |
|
22 |
26,430 |
19,827 |
53 |
142,98 |
107,268 |
|
23 |
28,086 |
21,070 |
54 |
150,07 |
112,581 |
|
24 |
29,831 |
22,379 |
55 |
157,46 |
118,125 |
|
25 |
31,671 |
23,759 |
56 |
165,16 |
123,900 |
|
26 |
33,608 |
25,212 |
57 |
173,18 |
129,917 |
|
27 |
35,649 |
26,743 |
58 |
181,53 |
136,009 |
|
28 |
37,796 |
28,354 |
59 |
190,22 |
142,700 |
|
29 |
40,055 |
30,048 |
60 |
199,26 |
149,482 |
|
30 |
42,430 |
31,830 |
|
|
|
