Влажность воздуха и её характеристики¶

Влажность — это показатель содержания водяного пара в воздухе или другом газе. Вода в газообразном состоянии присутствует в атмосфере постоянно, и её количество существенно влияет на погоду, климат, самочувствие человека, работу технических устройств и технологические процессы. Влажность относится к важнейшим характеристикам состояния атмосферы наряду с температурой и давлением и измеряется в нескольких взаимосвязанных величинах.

¶Основные характеристики

Водяной пар в воздухе описывают несколькими параметрами, которые дополняют друг друга.

¶Абсолютная влажность

Абсолютная влажность — масса водяного пара, содержащегося в единице объёма воздуха. Обычно выражается в граммах на кубический метр (г/м³). Этот показатель прямо отражает количество влаги в данном объёме, но не показывает, насколько воздух близок к насыщению, поскольку способность удерживать пар зависит от температуры.

¶Относительная влажность

Относительная влажность — отношение фактического содержания пара к максимально возможному при данной температуре, выраженное в процентах. Именно этот показатель чаще всего приводят в прогнозах погоды. При 100 % воздух насыщен, и дальнейшее охлаждение приводит к конденсации — выпадению росы, тумана или осадков. Тёплый воздух способен удерживать больше пара, поэтому при нагревании относительная влажность падает, а при охлаждении растёт.

¶Точка росы и другие величины

Точка росы — температура, при которой содержащийся в воздухе пар достигает насыщения и начинает конденсироваться. Она удобна тем, что не зависит от текущей температуры воздуха и прямо указывает на количество влаги. Также используют удельную влажность (масса пара на килограмм влажного воздуха) и влагосодержание, применяемое в расчётах систем вентиляции и сушки.

¶Физические основы

Максимальное количество пара, которое может содержаться в воздухе, определяется давлением насыщенного пара и растёт с температурой примерно по экспоненциальному закону. При понижении температуры до точки росы избыток влаги выделяется в виде конденсата. Эти процессы лежат в основе образования облаков, туманов, осадков и выпадения росы. Конденсация сопровождается выделением тепла, что влияет на энергетику атмосферных процессов.

¶Измерение

Для измерения влажности применяют несколько типов приборов:

• Психрометр — состоит из «сухого» и «влажного» термометров; по разнице их показаний вычисляют относительную влажность.
• Гигрометр — прибор, непосредственно измеряющий влажность; распространены волосяные, плёночные и конденсационные модели.
• Гигрограф — самопишущий прибор, фиксирующий изменение влажности во времени.
• Датчики на основе сорбционных и ёмкостных элементов — используются в автоматических метеостанциях и системах климат-контроля.

Точность измерения зависит от температуры и чистоты чувствительного элемента, поэтому приборы требуют калибровки.

¶Влажность в атмосфере и климате

Содержание влаги в атмосфере неравномерно: над тёплыми морями и влажными тропиками оно велико, над пустынями и холодными областями мало. В России влажность заметно различается по регионам: высокая — на побережьях Балтики, Чёрного и Японского морей, в таёжной зоне; пониженная — в степях Поволжья, Прикаспии, Якутии. Водяной пар — главный парниковый газ атмосферы, участвующий в формировании климата и круговороте воды в природе.

¶Значение для человека

Влажность напрямую влияет на теплоощущение. При высокой влажности в жару затрудняется испарение пота, и жара переносится тяжелее; при низкой влажности в мороз холод ощущается сильнее. Слишком сухой воздух в помещениях вызывает сухость слизистых, кожи и дыхательных путей, а избыточно влажный способствует росту плесени и развитию пылевых клещей. Санитарные нормы для жилых помещений обычно устанавливают относительную влажность в диапазоне примерно 30–60 %. Для поддержания комфортного уровня применяют увлажнители, осушители и системы приточно-вытяжной вентиляции.

¶Применение в технике и промышленности

Контроль влажности важен во многих отраслях:

В сушильных установках, системах кондиционирования и хранилищах влажность поддерживают в строго заданных пределах.

¶Влажность и здоровье

Постоянное пребывание в помещении с чрезмерно сухим или переувлажнённым воздухом неблагоприятно сказывается на самочувствии. Оптимальные значения подбирают с учётом температуры: чем теплее воздух, тем выше допустимая относительная влажность. Влажный холодный воздух способствует переохлаждению, а сухой тёплый — обезвоживанию организма.

¶Интересные факты

• Над пустынями относительная влажность днём может опускаться ниже 10 %, а в тропических лесах постоянно превышает 80 %.
• В бане относительная влажность в парной может достигать 100 % при высокой температуре.
• Конденсационные следы за самолётами образуются именно из-за резкого охлаждения влажного воздуха на больших высотах.

Источники: учебники по метеорологии и физике атмосферы, справочники по теплофизике, санитарные нормы и правила для жилых помещений, технические руководства по приборам измерения влажности.