Абсолютная влажность воздуха

Абсолютная влажность воздуха (лат. absolutus — полный) — физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в 1 м³ воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. Обычно обозначается буквой $f$$f$.

Абсолютная влажность воздуха
$f=\frac{m}{V}$$f = \frac{m}{V}$
Размерность	L−3M
Единицы измерения
СИ	кг/м³
СГС	г/см³
Примечания
скалярная величина

Согласно РМГ 75-2014 термины абсолютная влажность и парциальная плотность влаги отнесены к не рекомендуемым к применению синонимам термина массовая концентрация влаги.

ОпределениеПравить

Абсолютная влажность воздуха рассчитывается по следующей формуле:

$f=\frac{m}{V}={\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{steam},$$f={\frac {m}{V}}=\rho _{steam},$ 

где $V$$V$  — объём влажного воздуха, а $m$$m$  — масса водяного пара, содержащегося в этом объёме.

Обычно используемая единица абсолютной влажности: $[f]=1$$[f]=1$  г/м³.

Абсолютная влажность воздуха зависит от температурного режима и переноса (адвекции) влаги с океаническими массами воздуха. При одной и той же температуре воздух может поглотить вполне определённое количество водяного пара и достичь состояния полного насыщения. В спокойном состоянии воздух может достичь и перенасыщения (параметр влажности становится выше 100%), но поскольку атмосфера редко когда равновесна, лишняя влага или осаждается (роса, изморозь, иней) или, реже, конвектирует в более высокие слои атмосферы, а в прогнозах погоды перенасыщение не отображается.

Рассматривая водяной пар как идеальный газ, с помощью уравнения Клапейрона — Менделеева получают соотношение, связывающее плотность и парциальное давление водяного пара:

${\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{steam}=\frac{M\cdot <!--\; \cdot \; -->p_{(H_{2}O)}}{R\cdot <!--\; \cdot \; -->T}$$\rho _{steam}={\frac {M\cdot {p}_{(H_{2}O)}}{R\cdot T}}$  ,

где $M$$M$  — молярная масса воды (18,01528 г/моль); $p_{(H_{2}O)}$${p}_{(H_{2}O)}$  — парциальное давление паров воды в воздухе; $R$$R$  — универсальная газовая постоянная (R = 8,3144598(48) ^Дж⁄_{(моль∙К)}); $T$$T$  — температура воздуха, К.

Переход к относительной влажностиПравить

Согласно следствию закона Бойля — Мариотта, при изотермическом процессе давление газа изменяется прямо пропорционально его плотности. Отсюда формулу расчёта относительной влажности воздуха можно как:

$RH=\frac{p_{(H_{2}O)}}{p_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}}\times <!--\; \times \; -->100\mathrm{\%<!--\; \%\; -->}=\frac{{\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}}{{\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}}\times <!--\; \times \; -->100\mathrm{\%<!--\; \%\; -->},$$RH={\frac {{p}_{(H_{2}O)}}{p_{(H_{2}O)}^{*}}}\times 100\%={\frac {{\rho }_{(H_{2}O)}}{\rho _{(H_{2}O)}^{*}}}\times 100\%,$ 

откуда следует, что

${\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}=\frac{RH\times <!--\; \times \; -->{\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}}{100\mathrm{\%<!--\; \%\; -->}},$${\rho }_{(H_{2}O)}={\frac {RH\times {\rho }_{(H_{2}O)}^{*}}{100\%}},$ 

где

$RH$$RH$  — относительная влажность воздуха (обычно обозначается греческой буквой φ);

$p_{(H_{2}O)}$${p}_{(H_{2}O)}$  — парциальное давление паров воды в воздухе;

$p_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}$${p}_{(H_{2}O)}^{*}$  — равновесное давление насыщенного пара.

${\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}$${\rho }_{(H_{2}O)}$  — это и есть абсолютная влажность воздуха $f$$f$ , а

${\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}$${\rho }_{(H_{2}O)}^{*}$  — плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, значение которой можно найти из психрометрических таблиц Всемирной метеорологической организации:

Зависимость плотности насыщенного пара от температуры воздуха

Температура $t,{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}C$$t,{}^{\circ }C$	Плотность насыщенного водяного пара ${\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}$${\rho }_{(H_{2}O)}^{*}$ , г/м³	Температура $t,{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}C$$t,{}^{\circ }C$	Плотность насыщенного водяного пара ${\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}}_{(H_{2}O)}^{\ast <!--\; \ast \; -->}$${\rho }_{(H_{2}O)}^{*}$ , г/м³
0,0	4,9	55,0	104,0
5,0	6,8	60,0	129,5
10,0	9,4	65,0	160,1
15,0	12,8	70,0	196,4
20,0	17,3	75,0	239,3
25,0	23,0	80,0	289,7
30,0	30,4	85,0	348,7
35,0	39,6	90,0	417,3
40,0	51,2	95,0	496,8
45,0	65,4	100,0	588,5
50,0	82,8	и т.д.	>588,5

Абсолютная влажность воздуха в состоянии его насыщения носит название влагоёмкости. Величина влагоёмкости воздуха резко возрастает с увеличением его температуры.

См. такжеПравить

• Влажность
• Насыщенный пар
• Относительная влажность
• Психрометр

ЛитератураПравить

• Кирьянов А. П., Коршунов С. М. Термодинамика и молекулярная физика. Пособие для учащихся. — М.: Просвещение, 1977. — 160 с.
• Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 75-2014. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения влажности веществ. Термины и определения. — М.: Стандартинформ, 2015. — iv + 16 с.

СсылкиПравить

• Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха. Онлайн-калькулятор.