Кількісні характеристики вмісту водяної пари в повітрі

Для кількісного виразу вмісту водяної пари в повітрі використовують різні характеристики: абсолютну вологість; пружність водяної пари; відносну вологість; дефіцит пружності водяної пари; температуру точки роси.

Абсолютною вологістю повітря (q) називається фактична кількість водяної пари в грамах, що міститься в 1 м3 повітря (г/м3).

Пружністю водяної пари (е) називається парціальний тиск водяної пари, що міститься в повітрі, тобто це щільність (густина) водяної пари, тобто її маса в одиниці об'єму повітря (в г/м ). Пружність водяної пари вимірюється в мілібарах (мбар), мм. рт. ст., в гектопаскалях (гПа), а у Міжнародній системі одиниць SI - в ньютонах на одиницю площі (1 мбар = 100 Н/м2 ). Кількість водяної пари в повітрі залежить від його температури. Якщо температура знижується, повітря досягає стану насичення і, за умови подальшого знижені температури, надлишок водяної пари починає конденсуватися. Розрізняють фактичну (тобто реальну на час спостереження) пружність (е) і пружність насичення водяної пари (Е).

Пружність водяної пари, що міститься в повітрі, може підвищуватися до певної межі, яка має назву насиченої пружності. Тобто насичена пружність (Е) – це межа вмісту водяної пари в повітрі при даній температурі (мм рт. ст., мбар, гПа). Наприклад, за температури 0 °С пружність насичення дорівнює близько 6 гПа, за температури -20 °С — близько 1 гПа, а за 30 °С — близько 42 гПа. Чим вища температура повітря, тим більше водяної пари воно може вмістити. Тому вдень, якщо достатня кількість вологи є на земній поверхні, у теплому повітрі пружність водяної пари більша, ніж у холодному.

Відносною вологістю (f) називається відношення фактичної пружності водяної пари до насиченої пружності при даній температурі, виражене у відсотках. Відносна вологість характеризує ступінь насичення повітря водяною парою при даній температурі й визначається за формулою:

Дефіцитом пружності водяної пари (d ) називається різниця між насиченою пружністю (Е) й пружністю водяної пари (е), що міститься в повітрі при даній температурі, тобто недостатня кількість насичення при даній температурі, (мбар):

Охолоджуючись, повітря стає насиченим, тобто досягає точки роси, у якій починається конденсація вологи

Точкою роси (Т◦) називається температура, при якій водяна пара, що міститься в повітрі, при незмінному тиску досягає насиченості відносно плоскої поверхні чистої води або чистого льоду. Тобто, температура, при якій водяна пара, яка міститься в повітрі насичує його. Знаючи пружність водяної пари, можливо визначити точку роси за відповідними таблицями насиченої пружності. В цьому випадку в таблицях за визначеним значенням насиченої пружності визначають температуру. Ця температура й буде точкою роси [7].

Добовий та річний хід абсолютної вологості повітря відповідає ходу температури. Відносна вологість має протилежний до температури хід. Добовий хід пружності водяної пари паралельний добовому ходу температури і досягає максимуму після полудня. Але в сухих внутрішніх континентальних областях пружність водяної пари збільшується від сходу сонця до 9-ї години ранку, після чого знижується до 15-ї години, отже має два мінімуми і два максимуми (о 9-й годині і 22-й годині).

Річний хід абсолютної вологості також паралельний річному ходу температури: найхолодніший місяць має найменшу, а найтепліший — найбільшу пружність водяної пари.

Географічний розподіл абсолютної вологості в основному пропорційно співвідноситься з розподілом температури. Біля екватора пружність водяної пари найбільша і становить 20-25 гПа. Вона зменшується в тропічних поясах до 20 гПа, у помірних — до 12 гПа влітку і 6 гПа взимку, в полярних областях — нижче 2 гПа. Узимку над холодними внутрішніми областями материків утворюються райони низької пружності. У Центральній Якутії та Антарктиді вона менша за 0,1 гПа. Улітку областями низької пружності є пустелі. У мусонному кліматі абсолютна вологість найвища влітку і найнижч взимку.

Кількість водяної пари, що може міститися в повітрі, залежить тільки від температури. Чим вища температура повітря, тим більше в ньому може бути водяної пари. І все таки повітря в пустині сухіше. Це пояснюється тим, що при більш високих температурах повітря, щоб досягти умов насичення, за яких починається конденсація, потрібно значно більше водяної пари, ніж при низьких температурах. Ось чому при однакових кількостях водяної пари в теплому повітрі відчуватиметься більша сухість, ніж у холодному.

Таким чином, характеристикою кількості водяної пари, що може вміститися в даному об'ємі, є так звана гранична пружність водяної пари, або, як іноді кажуть, пружність насичення, що залежить тільки від температури повітря. Так, при 20° морозу в 1 м3 може вміститись лише 1 мг водяної пари (незалежно від того, скільки в цьому кубометрі є повітря). Водяна пара тут буде насичена. Якщо в цьому кубометрі водяну пару нагріти до нуля градусів, то для насичення потрібно буде вже п'ять грамів пари. А при 20° тепла в 1 м3 може вміститися вже до 17 г водяної пари. При такій температурі впущені в наш кубометр додаткові кількості водяної пари (понад 17 г) згущатимуться в крапельки, конденсуватимуться і осідатимуть на стінах посудини або повиснуть як крапельки туману в повітрі. Для того, щоб вмістити ще водяної пари, потрібно підвищити її температуру. При охолодженні почнеться конденсація всього надлишку пари, утворяться крапельки води.

Інші цікаві матеріали

Історія земної кори проблеми, закономірності, роздуми
Історична геологія, що розшифровує умови й закономірності розвитку земної кори та планети в цілому, є наукою, що активно розвивається. Можливість точно датувати найрізноманітніші події минулого, вивчати вплив космосу на ...

Водоспади Південної Америки
Навіть при побіжному погляді на карту Південної Америки одразу впадає в око яскраво виражена своєрідність будови її поверхні. Це країна високих гір, великих плоскогір'їв і низин. Уздовж усього західного узбережжя на т ...

Країни Балтії
У Північній Європі своєрідним історичним розвитком, природними умовами і ресурсами, національним колоритом і культурою виділяється трійка Прибалтійських країн (країни Балтії): Естонія, Литва, Латвія. Пропонуємо стисл ...