чем ниже температура воздуха тем ниже влажность

Связь температуры и влажности

В атмосфере Земли происходят многочисленные погодные явления, которые влияют на живые организмы и формируют планету. Для понимания этих явлений необходимы знания о взаимосвязи между температурой и влажностью.

Температура влияет на влажность, что, в свою очередь, влияет на возможность выпадения осадков. Взаимодействие температуры и влажности также напрямую влияет на здоровье и благополучие человека. Относительная влажность и точка росы, показатели, обычно используемые метеорологами, являются инструментами для понимания этого взаимодействия.

Температура и влажность влияют на погоду на Земле, здоровье и благополучие людей. Изменения температуры воздуха влияют на количество водяного пара, которое может удерживать воздух.

Не только снаружи помещений температура и влажность влияют на человека. Они также важны и внутри. Чтобы обеспечить достойные условия труда заказывайте измерение температуры воздуха и влажности в помещении.

Относительная влажность

Атмосфера Земли содержит воду в виде водяного пара, кристаллов льда или осадков. Относительная влажность представляет собой процентное содержание водяного пара в воздухе, которое изменяется при изменении температуры воздуха.

Например, если полностью насыщенный участок воздуха при постоянном давлении больше не может содержать молекул воды, его относительная влажность равняется 100 процентам. С повышением температуры воздуха в нем может содержаться больше молекул воды, и его относительная влажность снижается. При понижении температуры относительная влажность увеличивается.

Высокая относительная влажность воздуха возникает, когда температура воздуха приближается к значению точки росы. Поэтому температура напрямую связана с количеством влаги, которое может удерживать атмосфера.

Тот факт, что погода и климат влияют на самочувствие работников общеизвестен. Но мало кто знает, что микроклимат в помещении влияет здоровье рабочих. Именно поэтому необходимо измерение микроклимата на предприятии.

Точка росы

Когда относительная влажность достигает 100%, образуется роса. Точка росы относится к температуре, при которой воздух достигает насыщения молекулами воды. Более теплый воздух может содержать больше молекул воды, и по мере того, как теплый воздух охлаждается, он теряет водяной пар в виде конденсата.

Более высокая точка росы означает более высокое содержание влаги в воздухе, что приводит к неудобным условиям влажности с облачным покровом и возможностью выпадения осадков. Сам воздух насыщается, как только точка росы совпадает с температурой воздуха.

Люди находят, что точки росы 55 или ниже намного суше и комфортнее, чем более высокие точки росы. Температура точки росы никогда не превышает температуру воздуха. Самая высокая точка росы зарегистрирована в Саудовской Аравии в 2003 году — 95.

Микроклимат помещения и здоровье

Температура и влажность влияют на уровень комфорта людей, а также на их здоровье. Высокая влажность и жара означают большее количество воды в воздухе.

Режимы работы и отдыха должен учитывать температуру и влажность, чтобы избежать риска для здоровья. Это происходит потому, что человеческий организм полагается на испарение пота, которое приводит к охлаждению. Если воздух одновременно горячий и влажный, организм не может испарять пот столь же эффективно, что может привести к обезвоживанию, перегреву и даже смерти. Как и в засушливых условиях и при высокой температуре, увлажнение становится ключевым фактором.

Источник

Почему зимой низкая влажность воздуха?

Даже влажный зимний воздух с улицы, попадая в помещение и нагреваясь при помощи отопительных приборов, становится очень сухим.

Абсолютная влажность – масса водяных паров, содержащихся в кубическом метре воздуха, измеряется в граммах на килограмм воздуха. Один кубический метр воздуха весит порядка 1,2 кг.

Относительная влажность – отношение массы водяных паров, содержащихся в одном кубическом метре воздуха, к максимально возможной при данной температуре. Измеряется в процентах. Мы ощущаем именно относительную влажность, так как она соответствует скорости испарения влаги с поверхности кожи и предметов.

Ещё одно важное понятие – точка росы. Это температура, при которой воздух с фиксированными значениями абсолютной влажности и давления достигает значения относительной влажности 100%. При дальнейшем снижении температуры пар начинает конденсироваться.

При увеличении температуры максимальное количество влаги, которое может впитать воздух значительно увеличивается. Ниже представлена температура и соответствующая максимальная абсолютная влажность:

– 25 °C0,6 г воды / м 3 воздуха10 °C2,4 г воды / м 3 воздуха0 °C5,2 г воды / м 3 воздуха+ 10 °C10,1 г воды / м 3 воздуха+ 23 °C23,1 г воды / м 3 воздуха

Если на улице – 10 °C и относительная влажность воздуха 80%, то его абсолютная влажность составляет 1,9 грамма на кубический метр воздуха. Этот воздух проникает в помещение через систему вентиляции, щели в окнах и открытые форточки. При этом он нагревается и расширяется, сохраняя прежнее влагосодержание, то есть при температуре в помещении + 23 °C, его относительная влажность составляет всего 7%.

На самом деле, в помещениях всегда есть дополнительные источники влаги: люди, кухни, ванные комнаты, предметы интерьера. Таким образом, обычно влажность воздуха в помещениях зимой составляет порядка 15% и ниже, если в доме установлена принудительная вентиляция.

При такой влажности вода интенсивно испаряется с поверхности, а мы ощущаем сухость воздуха при вдыхании и своей кожей.

Источник

Ощущение холода и влажность. Подробный разбор

Этот вопрос давно меня терзал. Влияет ли влажность на ощущение холода при низких температурах (

Вот так выглядит схема теплопотерь человека.

Немного пояснений: красным отмечены положительные связи, т.е. чем больше температура кожи, тем больше потери излучением, тем больше потери с открытых участков тела. Синим отмечены отрицательные связи, чем меньше температура среды, тем больше потери излучением ну и т.д. Черным отмечены связи пока неизвестного знака.

Если указана просто влажность — имеется в виду влажность окружающего воздуха, если указана «влажность воздуха» — имеется в виду влажность воздуха в данном процессе(она может меняться в течение процесса). Аналогично с температурой: «температура среды» — это температура окружающего воздуха, если написано «температура воздуха» — это температура воздуха в этом процессе

Откуда эта схема родилась:

1) Открытые части тела. Тепло может теряться за счет излучения, кондукции, испарения

1.1) Излучение: кожа излучает и излучение непосредственно рассеивается в окружающую среду. Зависит только от температуры среды и кожи.

1.2) Кондукция: тепло передается от кожи к воздуху. Тут вообще очень сложный процесс: тепло передается непосредственно от кожи к тоненькому слою воздуха на границе с кожей. Толщина этого слоя сильно зависит от скорости ветра. А скорость передачи тепла будет зависеть от теплопроводности воздуха и разницы температур лица и воздуха. Теплопроводность воздуха зависит от его температуры и состава. По итогу зависит от: температуры среды и кожи, влажности, скорости ветра.

1.3) Испарение: при обычных условиях пот если и выделяется, то в более перегретых частях (спина,грудь, шея, подмышки), но не на лице или руках. Поэтому охлаждение за счет потовыделения будет рассмотрена отдельно и для всего организма сразу.

Итого: тепло передается путем излучения и кондукции

2) Закрытые участки тела. Тепло передается от кожи, через все слои одежды, к поверхности одежды. Оттуда тепло передается в окружающую среду кондукцией и излучением. Также мы теряем тепло из-за конвекции. Испарение рассматривается отдельно.

2.1) Передача тепла в слоях одежды от кожи к поверхности одежды. Здесь я не пишу метод теплопередачи, т.к. там есть все, а именно: тепло внутри каждого слоя одежды передается кондукцией, каждый слой одежды поглощает и излучает для каждого соседнего слоя, воздух внутри одежды нагревается и перемещается между слоями из-за разности плотностей, но в основном за счет движения человека, этот воздух постоянно обменивается теплом со слоями одежды, а это я еще про пот не начал. Короче, оставим это все производителям теплой одежды, а сами скажем, что одежда это твердый слой, с определенным коэффициентом теплопроводности (это не только моя выдумка, так считают для параметров микроклимата, при определении степени тяжести работ. Это достаточно точная и простая модель). А значит влиять будет температура поверхности одежды и кожи, теплопроводность одежды.

2.2) Передача тепла от поверхности одежды в окружающую среду. Ситуация здесь будет аналогична передаче тепла с открытых частей тела. Основную роль играют кондукция и излучение, а значит зависит от температуры среды, влажности, скорости ветра, температуры поверхности одежды.

2.3) Конвекция. можно разделить на 2 составляющие: перемещение воздуха непосредственно через одежду, перемещение воздуха через зазоры/щели в одежде. Практически вся верхняя зимняя/демисезонная одежда делается непродуваемой, поэтому потери непосредственно через одежду из-за конвекции очень маленькие. Потери из-за зазоров или щелей между компонентами одежды просчитать очень сложно, т.к. они сильно варьируются от того, насколько одежда подогнана, насколько активно человек двигается и т.д. Тем не менее, потери зависят от того, насколько быстро меняется воздух(скорость ветра), какой он температуры (температура среды), какая у него теплоемкость (причем теплоемкость в процессе нагревания и увлажнения под одеждой меняется и не так сильно варьируется, поэтому ее изменением можно пренебречь, разумеется, будут расчеты).

Итого: тепло передается кондукцией от кожи к поверхности одежды, затем излучением и кондукцией от поверхности одежды в окружающую среду. Из-за зазоров и щелей в одежде при движении и ветре теплый воздух заменяется холодным.

3) Дыхание. При дыхании мы вдыхаем воздух какой-то температуры и влажности, а выдыхаем воздух с температурой 25-35°С (в зависимости от режима дыхания и температуры окружающего воздуха) и влажностью 70-100% (по разным источникам). Энергия тратиться на обогрев воздуха и на испарение влаги из легких. Соответственно будут влиять температура среды, влажность и теплоемкость воздуха (здесь ситуация аналогичная с конвекцией, теплоемкость меняется от момента вдоха к моменту выдоха)

4) Потовыделение. с самим потом все просто, он выделяется, на его испарение тратится уйма энергии, мы охлаждаемся. Что сложно — как именно он испаряется, что с этим водяным паром дальше происходит и как это все влияет на остывание организма. Т.к. влаги испарится больше чем ее выделилось не может, а сколько ее выделилось зависит от перегрева организма, то рассматривать охлаждение (а меня интересует больше переохлаждение) именно за счет испарения нет смысла. Проблемы и переохлаждение наступают тогда, когда влага не отводится от кожи и уже излишне увеличивает теплопотери. Рассмотрим 2 ситуации:

4.1) Пот выделяется на открытой части тела. Нестандартная ситуация для низких температур, но ладно. Пот сразу начинает испаряться, т.к. поверхность кожи создает приграничный нагретый слой воздуха. При нагревании, относительная влажность воздуха падает, причем очень резко (изменение на 10°С осушает холодный воздух в 2.5-3 раза). Поэтому не важно, какая была влажность окружающего воздуха, при соприкосновении с кожей он нагреется и станет сухим, и если хоть какая-то жидкость и была на вашей коже, она начнет быстро испарятся. Ну и разумеется, не может происходит конденсация пара на вашей коже, т.к. конденсация подразумевает прямо противоположные условия: теплый воздух и холодную поверхность. Это может показаться странным, но наличие воды уменьшает теплопередачу остальными способами (да, вам холодно, очень холодно, но это из-за испарения), путем интенсивного охлаждения поверхности кожи уменьшается теплопередача как кондукцией, так и излучением. Поэтому, в данном случае, излишних теплопотерь быть не может.

4.2) Пот выделяется под одеждой. После выделения пота начинают происходить следующие вещи: пот впитывается одеждой, а то что не впиталось начинает медленно испарятся. Если испаряется недостаточно быстро, то одежда промокает, а вот тут, уже могут возникнуть дополнительные теплопотери, т.к. мокрая одежда значительно увеличивает теплопроводность, за счет замены воздуха в одежде водой (разница в коэффициенте теплопроводности примерно в 25 раз). Скорость испарения напрямую зависит от того, как быстро пар покидает нашу одежду и это в основном зависит от свойств одежды, а не от погоды, но обо всем по порядку.

4.2.1)Рассмотрим этот механизм. Пар может покидать нас 2-умя способами: непосредственно через одежду и через щели/зазоры в одежде. 2-ое относит нас к конвекции в закрытых участках тела, все тоже самое, и в отводе пара он будет играть значительную роль, только если вы расстегнете куртку. Основное количество пара отводится через одежду. Температура и влажность под одеждой практически не зависят от окружающей среды и формируются человеком. Поэтому температура под курткой близка к температуре кожи, а влажность хз какая, но высокая. В итоге, под одеждой создается сильное избыточное давление водяного пара, так например давление водяного пара при 0° и 30°С и 100% влажности отличается в 6.9 раз. Ну а газ, как и любой порядочный гражданин, бежит из области высокого давления в область низкого. Таким образом, происходит отвод влаги из под одежды, без значительных потерь тепла из-за потерь теплого воздуха(сам воздух не стремится выбраться из под одежды, для него и снаружи и внутри атмосферное давление). Разумеется, никакого отсыревания одежды на холоде из-за внешней влаги и быть не может, у нас и своей предостаточно, и все промокание одежды сводится к поглощению пота или адсорбции водяного пара (того же пота).

4.2.3*) При специфической одежде (очень тонкой куртке, например мембранке) возможно образование конденсата на внутренней части куртки, который не будет выводится, а начнет опять смачивать одежду, причем при конденсации будет выделятся тепло, которое будет обогревать именно куртку, а т.к. куртка легкая это будет приводить к увеличению температуры поверхности куртки и дальнейшему увеличению теплопотерь. Данный эффект возможен только при тонкой куртке, в который внутренний слой охлаждается до температуры близкой к уличной (в пуховиках внутренний слой имеет температуру, недалекую от температуры кожи). И чем ниже температура среды, тем более вероятнее образование конденсата. От влажности окружающего воздуха это не зависит, т.к. водяной пар наоборот стремится покинуть нас, аналогично ситуации, разобранной в 4.2.1.

Везде отрицательную связь имеет температура среды, оно и ожидаемо. теплопроводность и теплоемкость имеет везде положительную. Влажность имеет положительную связь в потоотделении (рассмотрено выше) и отрицательную в испарении (чем влажнее воздух вдыхается, тем меньше испаряется из легких). Скорость ветра имеет положительную при кондукции и конвекции, но отрицательную в потовыделении, (небольшая шутка, если вас сильно продувает, вы хотя бы будете сухими) которой можно пренебречь.

Подробно про влажность

Теперь, когда понятно как что и куда влияет на теплопотери, рассмотрим как именно влажность влияет на теплопотери. Всего есть 4 пункта: теплопроводность, теплоемкость, дыхание, потовыделение.

0) Содержание водяного пара. Для всех дальнейших расчетов необходимо знать, а сколько этого водяного пара содержится в воздухе при разных температурах. Давление насыщенного водяного пара хорошо аппроксимируется следующей формулой

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона выводим зависимость плотности газа от его давления. Подставляем в полученное уравнение зависимость давления от температуры и получаем итоговую формулу. Вот так плотность насыщенного водяного пара зависит от температуры:

1) Теплоемкость. Теплоемкость смеси газов рассчитывается как средневзвешенное теплоемкостей всех его частей.

Для начала, узнаем теплоемкость водяного пара и воздуха для нашего диапазона температур. Небольшое отступление: если считать теплоемкость по формулам, то получится, что она не зависит от температуры. Это правда только для идеального газа, теплоемкость реального газа зависит от температуры и измеряется экспериментально, поэтому тут формул не будет.

Для водяного пара при отрицательных температурах я не нашел таблицу (это и понятно, ее хрен измеришь), но можно заметить, что теплоемкость слабо зависит от температуры, и для дальнейших расчетов теплоемкость воздуха принимается за 1005 Дж/(К*кг), а теплоемкость водяного пара = 1861 Дж/(К*кг) — данную теплоемкость водяной пар имеет при 0°С.

Считаем теплоемкость влажного и сухого воздуха и сравниваем.

Но стоит отдать должное, теплоемкость влажного воздуха действительно больше чем сухого… хе хе хе. Но разница теплоемкости из-за температуры куда значительнее, чем из-за влажности. Если еще прикинуть, что теплоемкость влияет на потери через дыхание и через конвекцию, что составляет около трети теплопотерь (основное теряется через одежду) и разница во влажности редко достигает 20-30%, то итоговое будет не более 0,324*0,3*0,25 =0,024%

Кстати его теплоемкость больше не потому, что вода имеет большую теплоемкость. Водяной пар это газ и он чихал на свойства жидкости, все куда проще. Теплоемкость обратно пропорциональна молярной массе. Молярная масса воздуха 29г/моль, а водяного пара 18г/моль. Как можно заметить, отношение этих величин примерно равно отношению теплоемкостей воздуха и водяного пара.

Итог: При большей влажности холоднее, разница составляет менее 0,03%

2) Теплопроводность. Теплопроводность рассчитывается аналогично теплоемкости. Для расчета опять возьмем табличные значения, т.к. они во-первых точнее, во-вторых, я так и не разобрался, как рассчитать теплопроводность по формуле.

Теплопроводность водяного пара при отрицательных температурах я не нашел (та же ситуация, что и с теплоемкостью), поэтому посчитаем, что она изменяется по аналогично воздуху (они оба газы и близки к нормальным условиям, так что это не грубое допущение). Считаем теплопроводность для влажного воздуха.

Разница со знаком минус по простой причине — сухой воздух ЛУЧШЕ проводит тепло. Да да, может быть у воды и выше теплопроводимость в 25 раз по сравнению с воздухом, но тут у нас не вода. Тут водяной пар, и его не волнуют свойства жидкостей. Опять учтем реальные условия: теплопроводность влияет на 2/3 теплопотерь, различие во влажности 25%

Итог: При большей влажности теплее, разница менее 0,02%

3) Дыхание. При дыхании тепло расходуется на обогревание воздуха и на испарение жидкости.

Данные расчета представлены в таблице, ну а чтобы было нагляднее еще и график.

Насколько эти 10% значимы? ну, легочные потери составляют 10-30% от всех потерь (это по личным расчетам и по расчетам по этому сайту https://ntm.ru/center/108/7672 ). По итогу, разница теплопотерь будет составлять 1-3% и это только при 0°, и между абсолютно влажным и абсолютно сухим воздухом. Если взять более реальное различие во влажности (пусть даже 20%), то разница уже будет 0,2-0,6%, возьмем 0,4% как среднюю. Но хоть что-то!

Итог: при большей влажности теплее, разница менее 0,4% Уиииии десятые процента!

4) Потовыделение. Самое сложное для учета. Можно достаточно точно рассчитать разницу скорости отвода пара для разных условий (сделано в главе 4.2.2), однако эта величина очень косвенно влияет на теплопотери. Рассчитать как влага влияет на теплопроводность одежды, практически нереальная задача (в начале описана теплопередача в слоях одежды).

Как перевести эти 3% в теплопотери? Надо взять время, в котором вы находитесь в мокром состоянии, умножить на число, показывающее во сколько раз отличаются средние теплопотери вспотевшего человека от сухого, и разделить на время нахождения на улице. Сделать так для сухого и влажного воздуха и сравнить. Это настолько разная величина для разных людей, настолько зависящая от рода деятельности и правильности выбранной одежды, что нормально оценить это не получится. Поэтому оценим ненормально.

Пусть человек промокает сразу и мгновенно и высыхает все время прогулки, если воздух мокрый. А вот если воздух сухой, то он 3% времени прогулки ходит сухой. А промокает он настолько сильно, что его теплопотери связанные с одеждой (2/3) всех теплопотерь) увеличиваются в 2 раза. Тогда при большей влажности теплопотери увеличиваются на 2%.

Итог: Данный фактор может внести самый значимый вклад в увеличение теплопотерь при влажном воздухе.

Вот и закончилось рассмотрение влияния влажности. Что получилось? в таблице показаны максимальные воздействия факторов. Для всех факторов максимум наблюдается при 0° и резко уменьшается при уменьшении температуры.

А что говорят люди, про ощущение влажности? Давайте обратимся к людям на форумах. Здесь приведены примеры из обсуждений вопроса о влажности и холоде.

Источник

Чем ниже температура воздуха тем ниже влажность

Метеорологи измеряют или говорят о влажности различными способами. Одним из ключевых измерений, которые они используют, является относительная влажность, потому что это определяет, насколько сухой воздух на самом деле ощущается. Относительная влажность зависит как от количества влаги в воздухе, так и от температуры. Если вы поднимаете температуру, сохраняя постоянную влажность, относительная влажность уменьшается.

Равновесный

Вода конденсируется с образованием жидкости и испаряется с образованием газа все время. Чем больше жидкой воды, тем быстрее она испаряется; чем больше водяного пара, тем быстрее он конденсируется. В конечном итоге эти два процесса достигают баланса, когда водяной пар конденсируется так же быстро, как испаряется жидкая вода. Это называется равновесием, и воздух в этой точке называется «насыщенным» водяным паром. Повышение температуры ускоряет испарение и, тем самым, сдвигает баланс в сторону водяного пара, поэтому, чем выше температура, тем больше влаги должно содержаться в воздухе до насыщения. Другими словами, при более высоких температурах воздух может содержать больше водяного пара.

Относительная влажность

Значимость

Точка росы

Так же, как повышение температуры уменьшает относительную влажность, уменьшение температуры увеличивает относительную влажность. Если вы продолжите снижать температуру без существенного изменения влажности воздуха, в конечном итоге вы достигнете 100-процентной относительной влажности, а затем пары воды начнут конденсироваться с образованием росы. Температура, когда это происходит, называется точкой росы, и это явление вызывает образование росы на траве холодными утрами.

Источник

Что такое влажность

Количество водяного пара в 1 кг воздуха при 100% относительной влажности
Температура воздуха	Количество пара
-10 °С	2,14 г
0 °С	4,8 г
10 °С	9,3 г
20 °С	17,4 г
30 °С	30,2 г

Количество водяного пара, который может содержаться в воздухе, зависит от температуры — чем выше температура, тем больше влаги может в нем находиться. Количество содержащейся в воздухе влаги характеризуется двумя величинами — относительной и абсолютной влажностью. Абсолютная влажность или влагосодержание показывает, сколько грамм водяного пара содержится в одном килограмме воздуха. Несмотря на свою наглядность, абсолютная влажность не дает представления о том, насколько воздух влажен или сух. А для определения «сухости» воздуха используется относительная влажность, которая показывает, насколько воздух далек от насыщения водяным паром: относительная влажность равна отношению содержащейся в воздухе влаги к максимальному количеству влаги, которое может содержаться в воздухе при данной температуре. Например, при температуре воздуха 20°С и относительной влажности 50% в воздухе содержится 8,7 грамм водяного пара — половина от максимального количества (17,4 грамм), которое могло бы содержаться в воздухе при данной температуре. Для нас важна именно относительная влажность, поскольку от нее зависит интенсивность испарения влаги с кожи человека, из растений, деревянной мебели

О причинах низкой влажности зимнего воздуха

Зачем нужно увлажнять воздух

Помимо создания комфортных условий для людей, домашних животных и растений, поддержание нормального уровня влажности бывает необходимо в промышленности и торговле. Многие материалы, такие как бумага, ткани, некоторые виды пластмасс, а также фрукту и овощи являются гигроскопичными, то есть стремятся выровнять уровень своей влажности с окружающей средой. Другими словами, в сухом воздухе они меняют свои свойства, что приводит к нарушению технологических процессов или к преждевременной порче продуктов питания. Другой проблемой, которую создает сухой воздух, является статическое электричество. При падении относительной влажности ниже 35%, предметы начинают накапливать статическое электричество, к которому особенно восприимчивы электронные приборы.

Таким образом, увлажнители воздуха используются на промышленных объектах (производство и микросхем, химическая обработка материалов, покрасочные камеры, деревообработка), при хранении готовой продукции (холодильные склады и овощебазы), а также в музеях, библиотеках, оранжереях и других объектах. Далее мы расскажем о том, как рассчитать и выбрать увлажнитель воздуха в зависимости от типа обслуживаемого объекта.

Источник