что такое мокрый градусник

Что такое «мокрый термометр», и почему он представляет угрозу для нас

Жить возле моря — это мечта очень многих людей. Просто представьте, иметь возможность выйти погулять к морю, чтобы затем поплавать в нем. Что может быть лучше? Однако практика показывает, что мы совершенно напрасно превозносим этот вид отдыха, а также и вовсе поклоняемся жаре, ведь именно летом в нас больше всего сил для разных свершений. Зимой же человек далеко не всегда бывает полноценно активен. Но лето так же опасно, как и зимнее время. В частности, существует такая ситуация, когда мы просто не способны выдерживать его условия. И называется она «мокрый термометр».

Что это такое

У всего в этом мире есть свои лимиты, переход за которые будет означать что-то по-настоящему ужасное для человека, животного или растения. И хотя часто условия для нас подходят, иногда возникают ситуации «мокрого термометра», которые мы не способны пережить ни в каком виде. И заключаются они в следующем. Температура поднимается до определенных границ, около 31,1 градуса по Цельсию, а относительная влажность воздуха растет даже больше 95%. И наше тело совершенно к этим условиям не приспособлено.

Мы уже рассказывали, что влажность важна для разных видов, от нее по ночам растения быстрее растут. Однако и вы могли замечать за собой, что гораздо проще переносить жару или холод, если условия климата сухие. Даже высокая температура ощущается гораздо более легкой. Во всяком случае, создается такое впечатление. Зато когда влажность большая, это создает критическую ситуацию.

В рамках исследования ученые анализировали данные с 1979 года по 2017-й и насчитали более 7000 случаев, когда создавались условия для мокрого термометра, что приводило к смерти людей. Происходит это за счет того, что при подобной влажности наше потоотделение перестает работать, и уже 35 градусов не может выдержать ни один человек. Это невозможно чисто физически, даже если вы совершенно здоровы или сидите в тени. Таковы законы термодинамики.

Почему это важно для нас

Данное знание особенно актуально в наше время, когда климат активно претерпевает изменения. Так как тропики смещают свою полосу, есть вероятность того, что скоро нам придется особенно непросто, а ситуаций, когда нам придется сталкиваться с «мокрым термометром» станет значительно больше. Этого всерьез стоит опасаться, ведь надежного средства против этого у нас нет.

Как вариант, можно пытаться конденсировать эту воду, решая и проблему ее дефицита. Но пока таких технологий у нас нет, остается только предполагать, что именно мы будем использовать в этой борьбе. Возможно, что в результате мы придем к какому-то общему решению, которое нас всех устроит. Однако на данный момент нам остается только избегать подобных ситуаций. Ведь столкнувшись с этим явлением, живым можно и не выйти.

Напомним, что мы уже делились одной причиной, почему не стоит селиться возле Черного моря и чем оно опасно.

Источник

4.1. Понятие влажного термометра

4.1. Понятие влажного термометра

Оценить климатическую обстановку нам поможет простейший прибор — обычный стеклянный капиллярный термометр. Поместим термометр в баню с температурой 40 °C. Показание термометра составит, естественно, 40 °C. Примем, что этот термометр имитирует тело человека.

Теперь смочим резервуар термометра водой с температурой 40 °C. Казалось бы, ничего не должно случиться. Но к нашему удивлению показания термометра начнут снижаться. Значит и мокрое тело человека должно охлаждаться. Действительно, если вы разденетесь в натопленной жилой комнате, то холода вы не почувствуете. Но стоит только смочить кожу водой (даже тёплой), вы наверняка тотчас отчётливо почувствуете охлаждение смоченного участка тела. Этот факт является определяющим для правильного понимания климатических особенностей бань — в банях должно быть тепло не только с сухой, но и с мокрой кожей.

Таким образом, смачивая резервуар капиллярного термометра водой и снимая его показания, мы можем получить сведения о характере ощущений при смачивании кожи человека водой. Показания же сухого термометра характеризуют ощущения сухого человека.

Термометр со смоченным резервуаром уже давно с успехом используется в метеорологии и называется влажным (смоченным) термометром. Он конструктивно представляет собой обычный термометр, резервуар которого обмотан ватным тампоном (хлопчатобумажным фитилём), смоченным водой (рис. 18). Влажный термометр показывает, к какой температуре будет стремиться мокрое (влажное, смоченное, вспотевшее) тело человека в бане. Сухой термометр показывает истинную температуру воздуха в бане.

Рис. 18. Принцип устройства психрометра. 1 — капиллярный термометр (сухой), 2 — капиллярный термометр (влажный), 3 — резервуар термометра, 4 — фитиль из батиста, 5 — сосуд с водой, 6 — экраны для защиты от лучистого нагрева.

На рисунке 19 приведена широко известная в метеорологии так называемая психрометрическая кривая, рассчитанная для температуры воздуха 40 °C по сухому термометру. Видно, что чем ниже относительная влажность воздуха (измеряемая гигрометром), тем ниже показания влажного термометра, тем более прохладно чувствует себя человек при одной и той же температуре воздуха.

Причина этого давно известна. Если на поверхности любого (живого или неживого) тела имеется вода (влага), то она, испаряясь, приводит к охлаждению предмета. Это охлаждение вызвано тем, что испарение воды требует больших затрат тепла 539 кал/г (2250 кДж/кг), называемых скрытой теплотой испарения. Но если испарение воды с поверхности предмета невозможно (например, если воды на предмете вообще нет или эта вода находится под слоем жира (масла, сала) или если относительная влажность изотермического с предметом воздуха равна 100 %, и воздух просто физически не может больше принять в себя воду), то и охлаждение предмета не происходит. То есть человек своими органами чувств (кожными терморецепторами) способен правильно оценить температуру воздуха лишь тогда, когда его кожа сухая и/или засалена и/или когда воздух не способен принять испаряющийся пот (влагу), и в силу этого испарение невозможно. Так и термометр показывает истинную температуру воздуха лишь в двух случаях: либо если он сухой, либо если воздух до предела насыщен водой и имеет поэтому относительную влажность 100 % (рис. 19).

Рис. 19. Зависимость показаний влажного (смоченного) термометра от относительной влажности воздуха (психрометрическая кривая) при температуре Тс — 4 °C

О чём говорит любителю бани психрометрическая кривая? Предположим, вы входите сухим в турецкую баню, нагретую до температуры 40 °C. При этом под турецкой баней будем понимать замкнутый сосуд (каменный, деревянный, металлический, пластиковый), дно, стенки и крышка которого всюду нагреты до одной и той же температуры, в данном случае до 40 °C. Воздух, естественно, тоже нагрет до 40 °C. Поскольку у вас кожа сухая, вы начинаете нагреваться до 40 °C (как и сухой термометр). Становится жарко. Протираете себя мокрой, нагретой до 40 °C тряпкой и неожиданно отчётливо чувствуете, что баня, только что бывшая тёплой, становится неимоверно холодной. Смотрите на гигрометр — он показывает относительную влажность 50 %. Ну что ж, ясно, ведь согласно психрометрической кривой ваше мокрое (смоченное, влажное) тело стремится к температуре 30 °C. Значит надо повышать температуру, чтобы не закоченеть. Но есть и другой путь. Плеснём воду на пол турецкой бани. Вода начинает испаряться, влажность воздуха повышается и при достижении относительной влажности воздуха 94 % ваше влажное тело нагревается до 39 °C, а при достижении относительной влажности воздуха 100 % — до 40 °C. Вновь становится жарко, хотя температура по показаниям сухого термометра как была равна 40 °C, так и осталась.

Так что же, достаточна ли температура 40 °C для бани? Почему то жарко, то холодно? Ответ ясен — говорить о температуре бани без указания влажности воздуха бессмысленно точно так же, как в обычной метеорологии. Если вы приземляетесь в Гаване, и вам говорят, что температура воздуха за бортом 40 °C при влажности 90 %, то значит вам придётся выходить в душное пекло. Но если вы приземляетесь в Ашхабаде, и вам говорят, что за бортом 40 °C при влажности 10 %, то вы можете даже не снимать пиджак, а на ветерке в тени даже почувствовать «прохладу». Важным фактором является состояние кожи — с сухой кожей вам в сухом горячем воздухе может стать жарко, а вот с мокрой кожей может стать даже холодно. Отметим, что в дальнейшем, говоря о мокрой коже, мы будем иметь в виду специально (искусственно) намоченную водой кожу. Так что для правильных заключений о банной метеообстановке человек должен быть обязательно в неразгорячённом состоянии и должен сопоставить свои ощущения как при сухой, так и при специально намоченной водой (а не просто потной) коже. Это объясняется тем, что пот обычно хуже испаряется (чем обычная вода на коже), поскольку при малых содержаниях пот находится в порах кожи, а при больших содержаниях (в виде капель на коже) пот может быть покрыт маслянистой плёнкой, и, кроме того, содержать много солей, повышающих температуру кипения воды. К тому же потный человек неминуемо находится в разгорячённом состоянии, при котором субъективные оценки тепла и холода условны.

В метеорологии понятие влажного термометра считается основополагающим. Совокупность показаний сухого и влажного термометров, составляющих психрометр (рис. 18), однозначно определяет относительную влажность. Относительная влажность может быть измерена независимо прибором гигрометром, а затем по показаниям сухого термометра и гигрометра может быть рассчитано значение показания влажного термометра. Для специалистов напомним для справки универсальную диаграмму влажного воздуха (рис. 20), детальный вид которой можно найти в любой книге по климатологии. Из этой диаграммы, зная любые два значения из шести показателей (температура сухого термометра Тс, температура влажного термометра Тв, температура точки росы Тр, относительная влажность ф, абсолютная влажность с1, энтальпия воздуха I), можно определить и остальные.

Совершенно ясно, что не только относительная влажность воздуха влияет на показания влажного термометра. Например, если обдувать сухим воздухом влажный термометр, то скорость испарения увеличится, и показания термометра ещё более снизятся. Поэтому в климатологии (являющейся теоретической базой физиотерапии в медицине и кондиционирования воздуха в строительстве) учитываются факторы движения воздуха. На рис. 21 приведены зависимости кажущейся («эквивалентно-эффективной») температуры воздуха от влажности и скорости движения воздуха (A.B. Яковенко, Вопросы курортологии, № 4, 1969 г., стр. 356–363). Отметим, что эти зависимости объясняют инверсию ощущений человека при низких температурах в зоне А, когда сухой воздух ощущается как более «тёплый». Нас же интересует высокотемпературная зона В, отвечающая банным условиям, и также имеющая инверсию, о которой и пойдёт речь в следующих разделах.

Рис. 21. Диаграммы для определения эквивалентно-эффективной (кажущейся) температуры воздуха Тэ по показаниям сухого Тс и влажного Тв термометров при различных скоростях движения воздуха V: а — для одетого человека, б — для раздетого человека. Для определения Тэ находим на осях значения показаний сухого и влажного термометров, соединяем их прямой, на пересечении прямой с кривой, соответствующей действующему значению скорости ветра, считываем значение Тэ. Зона комфорта Тэ = 17–22 °C. А — внедомовая зона, Б — бытовая зона, В — банная зона.

Читайте также

Понятие о чести

Понятие о чести 1 Изучение «блокадной этики» трудно в силу нескольких причин. Во-первых, иногда сложно отслоить позднейшие оценки очевидцев событий от тех, которые были распространены в «смертное время». Помещая себя как действующее лицо в блокадные рассказы, человек

ПОНЯТИЕ

ПОНЯТИЕ Без понимания того, как устроено и как действует ев­рейское лобби практически во всех «демократических» странах мира, трудно понять, почему Гитлер, бросая вы­зов этому «демократическому миру», просто обязан был вступить в союз с сионистами — с этим

Понятие обороны

Понятие обороны В чем заключается понятие обороны? В отражении удара. Каков же тогда ее признак? Ожидание этого удара. Одним этим признаком оборона на войне отличается от наступления. Но абсолютная оборона полностью противоречит понятию войны, потому что тогда это будет

Понятие «Возрождение»

Понятие «Возрождение» Термин «Возрождение» (часто употребляемый во французской форме — «Ренессанс») не получил в буржуазной науке устойчивого значения. Одни буржуазные историки — Ж. Мишле, Я. Буркгардт, М. С. Корелин — видели в культуре этой эпохи возрождение интереса к

10. Понятие государства

10. Понятие государства Эта высшая личность есть нация, поскольку она является государством. Не нация создает государство, как это провозглашает старое натуралистическое понимание, легшее в основу национальных государств 19-го века. Наоборот, государство создает нацию,

Понятие историографии.

Понятие историографии. Историография является описанием реальной истории. Существенным компонентом является то, что она не действует на малых отрезках исторического времени, когда еще живы участники исторических событий, поскольку не может учесть всего спектра мнений

10. Понятие государства

10. Понятие государства Эта высшая личность есть нация, поскольку она является государством. Не нация создает государство, как это провозглашает старое натуралистическое понимание, легшее в основу национальных государств 19-го века. Наоборот, государство создает нацию,

Понятие об этносе

Понятие об этносе Слово «этнос» в греческом языке имело много значений, в том числе принимаемое нами за основу: «вид, порода»; в современном понимании – это та или иная историческая общность людей, большая или малая.Последний тасманец, пока он был жив, представлял собою

2.1. Понятие о суперсистемах

2.1. Понятие о суперсистемах Теперь, после достаточно подробного ознакомления с понятийным и терминологическим аппаратом теории управления, перейдем к описанию процессов управления и самоуправления в суперсистемах и их иерархиях. Под суперсистемой мы понимаем

5.3. Понятие переносимости

5.3. Понятие переносимости Не затрагивая медицинских вопросов вредности или полезности тех или иных банных условий, рассмотрим физиологические возможности человека как живого существа вынести те или иные метеорологические условия за какое-то заданное время.

2.1. Понятие «скифства»

2.1. Понятие «скифства» Исследование историософии русской революции с неизбежностью подводит нас к «скифству» – важнейшей метафоре, сочетающей в себе революционный и национальный смыслы. «Скифство» как литературное движение и шире «скифский сюжет» в историософском

Источник

Психрометрия: метод определения уровня влажности воздуха

Главная страница » Психрометрия: метод определения уровня влажности воздуха

Термин «психрометрия» достаточно редко используется в бытовой сфере. Однако инструментарий, где используется эта технология, не является редкостью и для быта, не говоря уже о специальном применении. Термин «психрометрия» напрямую связан с пониманием и применением инструмента – психрометра, с целью определения влажности воздуха, исходя из показаний двух отдельных термометров. Одно показание снимают по шкале термометра, чувствительная часть колбы которого покрыта влажным материалом (например, мокрой ватой). Другое показание снимается по шкале стандартного «сухого» термометра, то есть без помещения чувствительной части колбы во влажную среду.

Психрометрическая диаграмма для расчёта данных

Данные психрометрии рассчитываются по психрометрической диаграмме, которая включает следующие свойства влажного воздуха:

Психрометрия «сухого» термометра под измерение влажности

Показания «сухого» термометра — это температурный признак «ощутимого тепла», которым вызывается изменение температуры наращиванием или снижением тепла без изменения состояния вещества. Между тем, скрытое тепло вызывает изменение состояния, но не приводит к изменению температуры. Изменения состояния:

Однако требуется одинаковое количество тепла для каждого изменения состояния. Так, если некое значение количества тепла изымается для замораживания одного литра воды, такое же количество тепла требуется для таяния одного килограмма льда.

Тот же принцип применяется к эффектам кипячения и конденсации. Собственно, это правило действует для всех веществ. На психрометрическом графике сухая колба термометра отмечена вертикальными линиями, направленными от оси «X» в нижней части графика.

Психрометрия «мокрого» термометра под измерение влажности

Результат на шкале «мокрого» термометра — температура, используемая для измерения содержания влаги в окружающем воздухе. Чем суше окружающий воздух, тем больше воды будет испаряться из обёртки колбы, тем активнее снижаются показания термометра.

Устройство профессионального назначения — высокочувствительный психрометр, позволяет выполнять измерения влажности с высокой точностью в различных условиях

Если относительная влажность воздуха составляет 100%, окружающий воздух полностью насыщен, соответственно температура «сухого» и «влажного» градусников равны.

Наклонные аналогично линиям энтальпии, линии «мокрого» инструмента на психрометрической диаграмме начинаются там, где линии «сухого» инструмента пересекают линию насыщения и отклоняются вниз и вправо.

Психрометрия или как определяется относительная влажность?

Термин «относительная влажность» следует рассматривать как отношение давления водяного образца воздуха к давлению водяного пара полностью насыщенного воздуха при одинаковой температуре.

Достижение относительной влажности воздуха на уровне 30-35% для условий обогрева и 45-60% для условий охлаждения, даёт оптимальные условия с точки зрения комфорта внутри помещения.

RH = количество влаги, удерживаемое воздухом / количество влаги полного насыщения

Линия, соответствующая 100% относительной влажности, является линией полного насыщения. Линии относительной влажности при условиях ниже насыщения опускаются ниже и справа от линии полного насыщения.

Что такое температура точки росы (ТТР) для психрометрии?

Температура точки росы — показатель, определяющий точку охлаждения воздуха, прежде чем начинается процесс конденсации. Момент отвода тепла окружающей атмосферы сопровождается ростом относительной влажности воздуха вплоть до значения 100% (полное насыщение).

Температура для этого момента определяется как точка росы. При полном насыщении параметры:

Если тёплым воздухом, всё еще содержащим влагу, обдувается некая поверхность, температура которой ниже ТТР воздуха, влага в составе воздухе конденсируется, что отмечается образованием плёнки (капель) жидкости на поверхности.

Для бытовой сферы разработаны и активно выпускаются различные по исполнению цифровые психрометры — удобные в применении устройства контроля влажности воздуха

Понимание взаимодействия между точкой росы и температурой поверхности важно для определения и предотвращения проблем, которые могут быть связаны с конденсацией, происходящей в системах вентиляции и кондиционирования.

Температура точки росы показана на линии насыщения. Далее определяют ТТР атмосферного воздуха, контактирующего с поверхностью. Если температура поверхности равна или ниже ТТР, на поверхности будет образовываться конденсат.

Что такое коэффициент влажности метода психрометрия?

Под коэффициентом влажности (удельная влажность) понимается фактическая масса водяного пара, содержащаяся в некотором объёме сухого воздуха.

Коэффициент влажности = масса влаги / масса сухого воздуха

Линии коэффициента влажности на психрометрической диаграмме начинаются с вертикальной оси с правой стороны и проходят горизонтально поперёк.

Что такое энтальпия по методу психрометрия?

Энтальпия относится к общей теплоте вещества, обычно выраженной британским исчисляемым стандартом тепловых единиц БТЕ (BTU). Если воздух влажный, энтальпия показывает общее тепло смеси воздуха с водяным паром и отображается в БТЕ на фунт или в кДж (1 БТЕ = 1,055 кДж).

Механические конструкции психрометров, а также конструкции электро-механические продолжают активно применяться в профессиональной области, где выполняются измерения

Сухой воздух при 0ºF имеет общую энтальпию 0 БТЕ / фунт. Значения энтальпии находятся на психрометрической диаграмме по шкале выше и слева от линии насыщения. Линии с постоянной энтальпией наклонены вниз и вправо и, как правило, параллельны линиям «влажного» термометра.

Что такое удельный объём и как рассчитать этот параметр?

Удельный объем является величиной, обратной плотности. Плотность выражается в единицах массы на единицу объёма. Удельная плотность выражается в кубических футах смеси «воздух-вода-пар» на фунт сухого воздуха.

D = M/V

SpV = V/M

где: D = плотность, M = масса, V = объём

Линии определенного объёма на психрометрической диаграмме наклонены вверх и влево от начала по отношению к горизонтальной оси. Таблица ниже содержит конкретные поправочные коэффициенты объёма на высоте:

Понимание того, как плотность воздуха, для которой постоянная равна 1,08 на уровне моря, относится к массе и объёму, помогает понять многие из вышеуказанных свойств, которые рассчитываются в зависимости от воздушных масс, плотностей и объёмов. Это также помогает понять влияние высоты на свойства воздуха.

Стандартные психрометрические карты рассчитываются на уровне моря, но часто предоставляются с корректировками для определённой высоты в местах, где часто встречаются проекты в условиях увеличенной высоты. Для формулы расчёта тепловой нагрузки, отношение плотности воздуха на высоте следует умножить на константу плотности воздуха 1,08.

БТЕ/ч (кДж/ч) = 1.08 (ADR) * CFM * ΔT

где: ADR – коэффициент плотности воздуха; CFM – кубический фут/мин.; ΔT – разница температур

Удельный объём стандартного воздуха на определенной высоте рассчитывается путём умножения на поправочные коэффициенты объёма, представленные в таблице:

давление, мм рт.ст.01,0157503000,9702127226000,9414116969000,9133967012000,8862664615000,8598562218000,8342359921000,8094157724000,7853-0,855627000,7619-2,853630000,7392-4,851633000,7172-6,849736000,6959-8,847839000,6752-10,846142500,6551-12,8444

Изменения плотности воздуха изменяют физические и термодинамические свойства соотношений воздух / вода в смеси. Плотность воздуха, при этом, уменьшается примерно на 3,6% каждые 1000 футов выше 2000 футов над уровнем моря.

Явное и скрытое тепло плюс коэффициенты

Как отмечалось выше, явный нагрев – это событие вызывающее повышение температуры, тогда как скрытый нагрев вызывает только изменение состояния. Термины «скрытый» и «явный» также используются в отношении мощности нагрева и охлаждения.

Общая ёмкость — это ёмкость, необходимая для понижения температуры без воздействия на влажность воздуха, а также скрытая ёмкость, которая включает способность удалять влагу из воздуха. По мере увеличения скрытого нагрева, содержание влаги увеличивается.

Например, вода, прогретая до Т = 100ºC, будет поддерживать эту температуру даже при условии дополнительной подачи тепла. Температура не увеличится, но вода испарится.

Что касается охлаждения: продолжающийся исход скрытой теплоты из воды в точке замерзания приведёт к уменьшению содержания влаги. Соответственно, грядут изменения состояния от жидкого к твёрдому. Однако этот фактор не приведёт к дальнейшему снижению чувствительной температуры.

Коэффициент ощутимого тепла — это отношение ощущаемого тепла к общему количеству тепла. Используя психрометрическую диаграмму, допустимо определить нужный параметр.

Например, энтальпию для возвратного воздуха, поступающего в охлаждающий змеевик при 24ºC и относительной влажности 50%. Значение энтальпии составит 28,7, судя из пути построения точки состояния, определяемой двумя параметрами температуры и влажности.

Наконец, для определения фактического теплового коэффициента необходимо разделить чувствительное тепло 5,4 на общее тепло 7,6, что даст коэффициент теплоты, равный 0,71. Факторы ощутимого тепла, как правило, выше, чем 0,5, поскольку процессы охлаждения обычно удаляют больше ощутимое, чем скрытое тепло.

Чувствительные процессы, как правило, показаны на горизонтальной траектории психрометрической карты, в отличие от латентных процессов. Таковые отображаются на вертикальных путях. Большинство процессов, которые включают оба вида тепла, приводят к угловым или диагональным путям.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник