Vlažnost

Za drugu upotrebu, pogledajte stranicu Vlažnost (film).

Higrometar

Vlažnost vazduha predstavlja količinu vodene pare u atmosferi i jedan od najvažnijih klimatskih elemenata. Od njene količine direktno zavisi pojava padavina. Vodena para, gasovito stanje vode, generalno je nevidljivo za ljudsko oko. Vodena para u atmosferi efikasno apsorbuje dugotalasno zračenje Sunca. Vazduh koji sadrži najveću moguću količinu pare smatra se zasićenim, ako pak dođe do rashlađivanja istog, on će postati prezasićen i nastaće kondenzacija.

Vlažnost vazduha zavisi od temperature i pritiska sistema od interesa. Ista količina vodene pare rezultira većom vlažnošću u hladnom vazduhu od toplog. Srodni parametar za prelazak vodene pare u tečno stanje, pri određenoj temperaturi naziva se tačka rose. Količina vodene pare potrebna za postizanje zasićenja povećava se kako temperatura raste. Kako se temperatura čestice vazduha smanjuje, na kraju će doći do tačke zasićenja bez dodavanja ili gubitka vodene mase. Količina vodene pare sadržane u uzorku vazduha može značajno da varira. Na primer, uzorak vazduha u blizini zasićenja može sadržati 28 g (0,99 oz) vode po kubnom metru vazduha na 30 °C (86 °F), ali samo 8 g (0,28 oz) vode po kubnom metar vazduha na 8 °C (46 °F).

Široko se koriste tri primarna merenja vlažnosti: apsolutna, relativna i specifična. Apsolutna vlažnost opisuje sadržaj vode u vazduhu i izražava se ili u gramima po kubnom metru ili u gramima po kilogramu. Relativna vlažnost vazduha, izražena u procentima, ukazuje na trenutno stanje apsolutne vlažnosti u odnosu na maksimalnu vlažnost pri istoj temperaturi. Specifična vlažnost je odnos mase vodene pare prema ukupnoj masi vlažnog vazduha.

Vlaga igra važnu ulogu za površinski život. Za životinje koje zavise od perspiracije (znojenja) radi regulacije unutrašnje telesne temperature, visoka vlažnost smanjuje efikasnost razmene toplote smanjenjem brzine isparavanja vlage sa površina kože. Ovaj efekat se može izračunati pomoću tabele indeksa toplote, takođe poznate kao humideks.

Pojam vazduha koji „zadržava“ vodenu paru ili je „zasićen“ njime često se pominje u vezi sa konceptom relativne vlažnosti. To, međutim, varljivo - količina vodene pare koja uđe (ili može ući) u određeni prostor na datoj temperaturi gotovo je nezavisna od količine prisutnog vazduha (azota, kiseonika itd). Zapravo, vakuum ima približno jednak ravnotežni kapacitet da zadrži vodenu paru kao ista zapremina ispunjena vazduhom; oba su data ravnotežnim pritiskom pare vode na datoj temperaturi. Postoji vrlo mala razlika, koja se može zanemariti u mnogim proračunima ukoliko se ne zahteva velika tačnost.

Merenje vlažnosti vazduha

Za merenje vlažnosti vazduha u atmosferi koriste se posebni merni instrumenti — higrografi i higrometri. Napona vodene pare se izražava u milimetrima živinog stuba mm Hg, a vlažnost vazduha u procentima. Na kartama se izovaporama povezuju mesta sa istim naponom pare, a izohumidama mesta sa istom relativnom vlažnošću vazduha.

• Apsolutna vlažnost vazduha (E) predstavlja masu vodene pare u gramima koja je sadržana u 1 M³ vazduha. Menja se u zavisnosti od položaja kopna i mora. U osnovi raste od polarnih oblasti prema ekvatoru. Najveća vlažnost vazduha zabeležena je u Persijskom zalivu i delti Mekonga.
• Relativna vlažnost vazduha (R) predstavlja odnos između apsolutne vlažnosti i maksimalne moguće (Е), koji bi on mogao imati na datoj temperaturi, do zasićenja. Relativna vlažnost vazduha je veća zimi nego leti, na planinama leti raste sa visinom. Izražava se u procentima, veoma suva vazduh ima ispod 55%, suv je između 55-74%, umereno vlažan 75-90% i veoma vlažan je preko 90%.
• Specifična vlažnost vazduha predstavlja sadržaj grama vodene pare u jednom kilogramu vlažnog vazduha.
• Deficit zasićenosti vazduha (D) predstavlja razliku između maksimalne količine vodene pare (Е) koju vazduh može da primi pri određenoj temperaturi i one količine pare koja se u tom trenutku u njemu nalazi. U suštini to je manjak vodene pare do potpunog zasićenja. Izražava se u mm Hg.

Vrste vlažnosti

Apsolutna vlažnost

Apsolutna vlažnost je količina vode od određenoj zapremini vazduha. Najčešća jedinica je grama po metru kubnom, iako se može koristiti bilo koja jedinica za masu i zapreminu. Funti po stopi kubnoj je uobičajena jedinica u SAĐu.

Ako bi se sva voda u jednom metru kubnom vazduha kondenzovala u spremnik, spremnik bi se mogao izvagati i time utvrditi apsolutna vlažnost. Količina pare u tom kubiku vazduha je apsolutna vlažnost tog metra kubnog vazduha. Više tehnički: masa vodene pare $m_{w}$, po metru kubnom vazduha, $V_{a}$ .

$AV={m_{w} \over V_{a}}$

Apsolutna vlažnost kreće se u intervalu od 0 grama po metru kubnom u suvom vazduhu do 30 grama po metru kubnom (0,03 unca po metru kubnom) kada je para zasićena na 30 °C.

Apsolutna vlažnost menja se kako se pritisak vazduha menja. Ovo je veoma nezgodno za proračune u hemijskom inženjeringu. Kao rezultat toga, apsolutna vlažnost je u hemijskom inženjeringu generalno definisana kao masa vodene pare po jedinici mase suvog vazduha, poznato i kao odnos mešavine masa (pogledajte ispod), što je mnogo rigoroznije za proračune ravnoteže toplote i mase. Masa vode po jedinici zapremine u jednačini iznad bi tada bila definisana kao zapreminska vlažnost. Zbog moguće zabune, Britanski standard BS 1339 (izmenjen 2002. godine) sugeriše izbegavanje pojma „apsolutna vlažnost”. Jedinice uvek treba pažljivo proveriti. Većina tabela vlažnosti data je u jedinicama g/kg ili kg/kg, međutim, može se koristiti svaka jedinica za masu.

Inženjerstvo fizičkih i termodinamičkih osobina mešavina gas-para naziva se psihrometrija.

Omjer mešavine ili odnos vlažnosti

Odnos mešavine ili odnos vlažnosti je izražen kao odnos kilograma vodene pare, $m_{w}$, po kilogramu suhog vazduha, $m_{d}$, pri datom pritisku. Kolokvijalni izraz sadržaj vlage se, takođe, koristi umesto termina odnos mešavine/vlažnosti. Odnos vlažnosti je standardna osa na psihrometrijskim tabelama, te je koristan parametar u psihrometrijskim proračunima, jer se ne menja sa temperaturom, osim kada se vazduh ohladi ispod temperature rošenja.

Taj odnos dat je kao:

$OMi={m_{w} \over m_{d}}$

Odnos mešavine može se izraziti preko parcijalnog pritiska vodene pare:

$OMi=\delta {p_{w} \over {p_{a}-p_{w}}}$

gde je

$\delta =0.62197$ odnos specifičnih gasnih konstanti, vodene pare naspram suvog vazduha

$p_{w}=$ parcijalnih pritisak vodene pare u vlažnom vazduhu

$p_{a}=$ atmosferski pritisak vlažnog vazduha

Relativna vlažnost

Glavni članak: Relativna vlažnost

Relativna vlažnost je definisana kao odnos parcijalnog pritiska vodene pare u gasovitoj mešavini vazduha i vodene pare naspram zasićenog pritiska vode pri datoj temperaturi. Relativna vlažnost se izražava u procentima, a računa se na sledeće način:

$RV={p_{({\rm {H_{2}O}})} \over p_{({\rm {H_{2}O)}}}^{*}}\times 100\%$

gde je:

• ${p_{({\rm {H_{2}O)}}}}$ parcijalni pritisak vodene pare u gasovitoj mešavini;
• ${p_{({\rm {H_{2}O)}}}^{*}}$ pritisak pare zasićenja vode pri temperaturi gasovite mešavine; i
• $RV_{\,_{\,}}$ relativna vlažnost gasovite mešavine koja se razmatra.

Specifična vlažnost

Specifična vlažnost je odnos vodene pare i vazduha (uključujući vodenu paru i suvi vazduh) u određenoj masi. Odnos specifične vlažnosti je izražen kao odnos kilograma vodene pare, $m_{w}$, po kilogramu vazduha (uključujući vodenu paru), $m_{t}$ .

Taj odnos se može iskazati kao:

$SH={m_{w} \over m_{t}}$

Specifična vlažnost je povezana sa odnosom mešavine (i obrnuto) preko:

$SV={OM \over 1+OM}$

$MR={SV \over 1-SV}$

Merenje i regulisanje vlažnosti

Higrometar je sprava za merenje vlažnosti vazduha

Postoje razne sprave za merenje i regulisanje vlažnosti. Sprava, kojom se meri vlažnost, naziva se psihrometar ili higrometar. Vlagostat se koristi kako bi se regulisala vlažnost zgrade sa deovlaživačem. Ovo se može uporediti sa termometrom i termostatom, koji služe za kontrolisanje temperature.

Globalno, vlažnost se meri korištenjem udaljenih satelita. Ovi sateliti mogu detektovati koncentracije vode u troposferi pri visinama između 4 i 12 kilometara. Sateliti, koji mogu meriti vodenu paru, imaju senzore koji su osetljivi na infracrveno zračenje. Vodena para, specifično, apsorbuje i ponovo zrači u ovom spektralnom pojasu.

Vlažnost i gustina vazduha

Glavni članak: Gustina vazduha

Vlažan vazduh je manje gust od suvog vazduha, zato što su molekuli vode (m = 18) manje gustine od molekula azota (m = 28) i molekula kiseonika (m = 32). Oko 78% molekula u suvom vazduhu su azot (N₂). Ostalih 21% od molekula u suvom vazduhu je kiseonik (O₂). Poslednjih 1% molekula suvog vazduha je mešavina ostalih gasova. Za bilo koji gas, pri datoj temperaturi i pritisku, broj sadržanih molekula je konstantan za određenu zapreminu - pogledajte zakon idealnog gasa. Tako kada se molekuli vode (pare) pomešaju sa suvim vazduhom, broj molekula vazduha mora se smanjiti za isti broj u datoj zapremini, bez povećanja pritiska ili temperature. Otuda, masa po jedinici zapremine gasa (njegova gustina) se smanjuje. Isak Njutn je otkrio ovaj fenomen i pisao o njemu u svojoj knjizi Optika.

Vidi još

• Temperatura
• Vetar

Literatura

• Mastilo, Natalija (2005): Rečnik savremene srpske geografske terminologije, Geografski fakultet, Beograd
• Dukić, Dušan (2006): Klimatologija, Geografski fakultete, Beograd
• Arundel, A. V.; Sterling, E. M.; Biggin, J. H.; Sterling, T. D. (1986). „Indirect health effects of relative humidity in indoor environments”. Environ. Health Perspect. 65: 351—61. PMC 1474709 . PMID 3709462. doi:10.1289/ehp.8665351. 
• Bröde, Peter; Fiala, Dusan; Błażejczyk, Krzysztof; Holmér, Ingvar; Jendritzky, Gerd; Kampmann, Bernhard; Tinz, Birger; Havenith, George (2011-05-31). „Deriving the operational procedure for the Universal Thermal Climate Index (UTCI)”. International Journal of Biometeorology (na jeziku: engleski). 56 (3): 481—494. ISSN 0020-7128. PMID 21626294. doi:10.1007/s00484-011-0454-1. 
• Buck, Arden L. (1981). „New Equations for Computing Vapor Pressure and Enhancement Factor”. Journal of Applied Meteorology. 20 (12): 1527—1532. ISSN 0021-8952. doi:10.1175/1520-0450(1981)020<1527:NEFCVP>2.0.CO;2 . 
• Fanger, P. O. (1970). Thermal Comfort: Analysis and Applications in Environmental Engineering. Danish Technical Press. ISBN 978-87-571-0341-0. 
• Gilmore, C. P. (septembar 1972). „More Comfort for Your Heating Dollar”. Popular Science. str. 99. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Himmelblau, David M. (1989). Basic Principles And Calculations In Chemical Engineering. Prentice Hall. ISBN 0-13-066572-X. 
• Lide, David (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85 izd.). CRC Press. 
• Perry, R.H.; Green, D.W (1997). Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th izd.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049841-5. 
• Schiavon, Stefano; Hoyt, Tyler; Piccioli, Alberto (2013-12-27). „Web application for thermal comfort visualization and calculation according to ASHRAE Standard 55”. Building Simulation (na jeziku: engleski). 7 (4): 321—334. ISSN 1996-3599. doi:10.1007/s12273-013-0162-3. 
• Wolkoff, Peder; Kjaergaard, Søren K. (avgust 2007). „The dichotomy of relative humidity on indoor air quality”. Environment International. 33 (6): 850—857. ISSN 0160-4120. PMID 17499853. doi:10.1016/j.envint.2007.04.004. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• United States Environmental Protection Agency, "IAQ in Large Buildings". Retrieved Jan. 9, 2006.

Spoljašnje veze

• Current map of global relative humidity