Содержание
Что измеряет влажность
Влажность, мера водяного пара в воздухе, является одной из переменных, измеряемых в основной метеорологии. На самом деле существует несколько различных типов влажности, но большинство людей имеют в виду, когда говорят о «влажности», это относительная влажность. Относительная влажность определяется в Perrys Chemical Engineers Handbook как «отношение парциального давления водяного пара в смеси к давлению насыщенного пара воды при заданной температуре».
Другими словами, относительная влажность является косвенным способом измерения того, сколько водяного пара находится в воздухе в данный момент времени, по сравнению с тем, сколько водяного пара может удерживать воздух в максимуме. Выражается в процентах. Когда относительная влажность достигает 100 процентов, пары воды в воздухе начинают конденсироваться обратно в жидкую воду: пойдет дождь.
Относительную влажность полезно знать, потому что она дает представление о том, как "влажный" воздух ощущается. Низкая относительная влажность может привести к сухости кожи, зуду и жажде. Высокая относительная влажность делает холодные температуры холоднее, а жаркие - горячее. В очень жаркую погоду высокая влажность ухудшает способность тела к потоотделению. Относительная влажность также оказывает влияние на деликатные механизмы, такие как компьютерные платы, а также на развитие микроорганизмов и грибков. В домашних условиях высокая влажность повышает вероятность развития плесени, а низкая влажность способствует распространению вируса гриппа.
По всем этим и многим другим причинам полезно знать об относительной влажности. В совокупности любой из инструментов, используемых для измерения влажности, называется гигрометром, измерителем влажности.
Гигрометр с точечной росой
Один из самых точных и современных типов гигрометров называется «охлаждаемый зеркальный гигрометр точки росы». Зеркало охлаждается, что приводит к образованию конденсата на его поверхности. Чем выше относительная влажность, тем больше образуется конденсата. Это измеряется с помощью оптического датчика, который обнаруживает капли, искажающие гладкую поверхность зеркала. Эти гигрометры являются электронными устройствами, которые требуют специальных знаний для сборки.
Леонардос Гигрометр
Первый известный гигрометр был изобретен около 500 лет назад Леонардо да Винчи. Ему пришла в голову идея взвесить клубок шерсти, вес которого будет меняться в зависимости от влажности воздуха. Это был не очень эффективный дизайн, и прошло бы много времени, прежде чем относительная влажность могла быть точно измерена.
Гигрометр для волос
Чуть более 200 лет назад ученый по имени Гораций Бенедикт де Соссюр изобрел гигрометр с волосками людей или животных. В зависимости от относительной влажности волосы будут уменьшаться или увеличиваться в длину на очень небольшое количество, увеличиваясь в длине при высокой влажности и уменьшаясь при низкой влажности. Когда волосы находятся под напряжением, это изменение может быть измерено. Эти так называемые «гигрометры для волос» все еще используются сегодня.
психрометр
Самый известный тип гигрометра называется «психрометр». (Психрометрия - это область техники, связанная со свойствами смесей газа и пара. «Психро» - это греческий корень, означающий «холод».) Психрометр работает, используя два термометра в тандеме. Один из термометров постоянно смачивается, когда накрывается чем-то вроде влажной ткани. Когда вода испаряется из ткани, она поглощает энергию, понижая температуру в непосредственной близости. (Это та же самая причина, по которой ваш купальник чувствует себя холодно после того, как вы выходите из бассейна или джакузи.) Это падение температуры измеряется влажным термометром, который регистрирует более низкую температуру, чем в противном случае.
Другой термометр остается сухим и используется в качестве эталона. Он измеряет фактическую температуру воздуха. Относительная влажность может быть рассчитана путем измерения разницы в показаниях температуры между этими двумя термометрами. Если разница температур низкая, то относительная влажность должна быть высокой, потому что это означает, что меньше воды может испаряться с ткани, покрывающей влажный термометр, что, в свою очередь, означает, что в воздухе уже есть много воды. Аналогично, если разница температур высока, то относительная влажность должна быть низкой, так как больше воды может испаряться с ткани.
Психрометры эффективны только в том случае, если они очень точно откалиброваны, и их необходимо часто калибровать.