Co je relativní vlhkost a na čem závisí?

Voda zabírá asi 71 % povrchu zeměkoule. Živé organismy obsahují od 50 % do 99,7 % vody. Obrazně řečeno, živé organismy jsou živá voda. V atmosféře je asi 13-15 tisíc km 3 vody ve formě kapiček, sněhových krystalů a vodní páry. Atmosférická vodní pára ovlivňuje počasí a klima Země, a tím i pohodu a zdraví člověka. Atmosféra naší planety obsahuje díky všem druhům vypařování obrovské množství vodní páry, zejména ve vrstvách nejblíže Zemi. Přítomnost vodní páry ve vzduchu je nezbytnou podmínkou existence života na zeměkouli. Pohoda člověka závisí na úrovni vlhkosti a čistotě vzduchu.

Práce je věnována úvahám o pojmu vlhkost vzduchu a jeho významu v různých sférách lidské činnosti.

1.1. Vodní pára v atmosféře. Relativní vlhkost.

Pokud by byla vodní pára nad Zemí nasycena, odpařování z povrchu lidského těla by se prakticky zastavilo a tím by byla ztížena termoregulace těla. Ve skutečnosti je pára v atmosféře zřídka saturována kvůli nerovnováze v procesech vypařování a kondenzace. Vodní pára může být přenášena větrem na velké vzdálenosti, takže kondenzuje daleko od místa, kde došlo k odpařování. Uvolnění značného množství tepla při kondenzaci par (srážení) vede k vyrovnání klimatických podmínek v oblastech Země od sebe značně vzdálených.

Při stejné teplotě se obsah par ve vzduchu může značně lišit: od nuly (absolutně suchý vzduch) po maximum možného (nasycená pára). Ale vzduch téměř vždy obsahuje nějakou vodní páru.

Obsah vodní páry ve vzduchu, tzn. jeho vlhkost lze charakterizovat několika veličinami.

Atmosférický vzduch je směs různých plynů a vodní páry. Každý z plynů přispívá k celkovému tlaku vytvářenému vzduchem na tělesa v něm.

Tlak, který by vodní pára vytvořila, kdyby všechny ostatní plyny chyběly, se nazývá parciální tlak vodní páry.

Parciální tlak vodní páry je brán jako jeden z ukazatelů vlhkosti vzduchu.

Hodnota měřená množstvím vodní páry (v gramech) obsažené v 1 m 3 vzduchu se nazývá absolutní vlhkost vzduchu. Jinými slovy, absolutní vlhkost vzduchu se měří hustotou vodní páry ve vzduchu.

Ale při znalosti absolutní vlhkosti vzduchu je stále nemožné určit, jak je suchý nebo vlhký, protože to závisí také na teplotě. Pokud je teplota nízká, pak dané množství vodní páry ve vzduchu může být velmi blízko nasycení, tzn. vzduch bude vlhký. Při vyšších teplotách není stejné množství vodní páry zdaleka nasyceno a vzduch je suchý.

Pro posouzení stupně vlhkosti vzduchu se zavádí hodnota, která ukazuje, jak blízko je vodní pára při dané teplotě nasycení – relativní vlhkosti.

Relativní vlhkost vzduchu φ je poměr parciálního tlaku p vodní páry obsažené ve vzduchu při dané teplotě k tlaku nasycených par při stejné teplotě, vyjádřený v procentech.

Pro výpočet relativní vlhkosti použijte hodnoty parciálního tlaku při určité teplotě uvedené v příslušných tabulkách.

Voda v atmosféře je obsažena ve formě molekul (páry), kapiček a krystalů. Vodní pára vstupuje do atmosféry v důsledku procesu odpařování z povrchu. Odpařování závisí na teplotě odpařovacího povrchu a relativní vlhkosti vzduchu. Nasycený vzduch nemůže pojmout více páry, pokud se jeho teplota nezvýší. Při zvýšení teploty se od nasycení vzdaluje, při poklesu v něm může naopak začít kondenzace. Stává se to například za letní noci za jasného počasí, pára přicházející do kontaktu s chladným povrchem na něm zanechává kapky rosy. Při záporných teplotách se objeví mráz. Mlha se tvoří ve vzduchu chlazeném povrchem nebo přicházejícím studeným vzduchem. Skládá se z malých kapiček nebo krystalů zavěšených ve vzduchu. V silně znečištěném ovzduší se tvoří hustá mlha smíchaná s kouřem – smog.

1.2. Měření vlhkosti vzduchu.

Relativní vlhkost se určuje pomocí přístrojů zvaných vlhkoměry a psychrometry. Podívejme se na konstrukci a princip činnosti Lambrechtova vlhkoměru. Zařízení se skládá z kovového válce C, do kterého se nalévá éter E. Do válce se spustí teploměr a trubice vycházející z gumové žárovky. Základna válce O je lesklá. Kolem základny O je připevněn lesklý prstenec K, oddělený od válce tepelně izolačním těsněním.

Když žárovka fouká vzduch přes éter, ten se rychle odpařuje, což vede ke snížení teploty válce. Když se teplota válce rovná rosnému bodu, objeví se na základně válce O vrstva vlhkosti (zamlžení), což lze snadno zjistit porovnáním lesku prstence K a základny O.

Předpokládejme, že při teplotě 20 C o byl pomocí vlhkoměru určen rosný bod 10 C o. Následně se při 10 °C pára nasytila. Jeho tlak p = 1,23 kPa zjistíte z tabulky. Vzhledem k tomu, že koncentrace molekul páry se s rostoucí teplotou nemění, pak p = 1,23 kPa i při teplotě 20°C. Ale při teplotě 20C o tlak nasycených par p = 2,34 kPa. Proto při 20C o

Nechybí ani vlasový vlhkoměr, který se skládá z kovového rámu, podél kterého jsou nataženy odmaštěné lidské vlasy. Volný spodní konec vlasu s lehkou váhou je přehozen přes kladku spojenou s ukazovátkem, který se pohybuje po stupnici. Na rámu je stupnice s dílky, na které je relativní vlhkost vzduchu vypočítána v procentech. Dílky odpovídající desítkám jsou digitalizovány. Hodnota každého dílku stupnice odpovídá 1% relativní vlhkosti. V horní části rámu je seřizovací šroub, který umožňuje nastavit šipku na libovolný dílek stupnice při kontrole zařízení.

Princip fungování vlasového vlhkoměru je založen na vlastnosti odtučněného lidského vlasu měnit svou délku se změnami vlhkosti vzduchu. Když se vlhkost vzduchu sníží nebo zvýší, změní se délka vlasů. Pod vlivem této změny se kladka otáčí a konec jehly se pohybuje po stupnici, což ukazuje relativní vlhkost vzduchu.

Výhody psychrometru: jednoduchý, nevýhody: funguje pouze při +teplotě (+t).

Vlasový vlhkoměr: výhody: funguje i při -teplotě (-t), nevýhody: musí se odmašťovat.

Jednodušším a pohodlnějším zařízením pro stanovení relativní vlhkosti vzduchu je psychrometr. Princip jeho fungování je založen na tom, že voda se při odpařování ochlazuje. Psychrometr se skládá ze dvou teploměrů. Alkoholový zásobník jednoho teploměru je zabalen do látky a spuštěn do nádoby s destilovanou vodou. Suchý teploměr ukazuje pokojovou teplotu. Teploměr s mokrým teploměrem zaznamenává teplotu vypařující se vody, její teplota je nižší. Čím nižší je relativní vlhkost vzduchu, tím intenzivnější je odpařování, čím nižší je teplota vlhkého teploměru, tím větší je rozdíl mezi údaji teploměrů. Znáte-li tento rozdíl, můžete určit relativní vlhkost vzduchu pomocí psychrometrické tabulky dodávané s psychrometrem.

2. Hodnota vlhkosti

2.1. Vlhkost v přírodě, výroba

Atmosféra naší planety obsahuje díky všem druhům vypařování obrovské množství vodní páry, zejména ve vrstvách nejblíže Zemi. Obsah vodní páry ve vzduchu je nezbytnou podmínkou existence života na zeměkouli.

Čím nižší je relativní vlhkost vzduchu, tím rychleji dochází k odpařování vody. V suchém vzduchu s nízkou relativní vlhkostí dochází rychle k odpařování (a s tím spojenému ochlazování). Ve vzduchu s vysokou relativní vlhkostí se odpařování zpomaluje a ochlazování je nevýznamné. Intenzita odpařování vlhkosti z povrchu živých organismů závisí na vlhkosti. A odpařování vlhkosti má velký význam pro udržení stálé tělesné teploty.

Znalost vlhkosti v meteorologii má velký význam pro předpověď počasí. Bez znalosti vlhkosti vzduchu nelze provést předpověď povětrnostních podmínek, tolik potřebnou pro zemědělství, dopravu a řadu dalších odvětví národního hospodářství.

Přestože je množství vodní páry v atmosféře relativně malé (asi 1 %), její role v atmosférických jevech je významná. Kondenzací vodní páry dochází ke vzniku oblačnosti a následným srážkám. V tomto případě se uvolňuje velké množství tepla a naopak odpařování vody je doprovázeno absorpcí tepla.

Ve tkalcovství, cukrářství a dalších průmyslových odvětvích je pro normální průběh procesu vyžadována určitá vlhkost. Nadměrná vlhkost je škodlivá pro řadu výrobních procesů a při skladování produktů a materiálů.

Skladování uměleckých děl a knih vyžaduje zejména udržování vlhkosti vzduchu na požadované úrovni. Proto v muzeích, galeriích a knihovnách můžete na stěnách vidět psychrometry.

2.2. Vlhkost a naše zdraví

Pokud je člověk v místnosti se suchým vzduchem krátkou dobu, tak si toho samozřejmě nevšimne. Ale pokud zůstanete v takové místnosti po dlouhou dobu, objeví se nějaké nepříjemné pocity. Primárním znakem toho, že máte ve svém pokoji suchý vzduch, je sucho v ústech a nosní dutině. Jak je známo, rýma a rýma se šíří vzdušnými kapénkami nebo úzkým kontaktem s pacienty. Jednou z hlavních funkcí kůže a nosní sliznice je předcházet bakteriím. Pokud jsou kůže a nosohltan suché, bariéra se stává méně účinnou. V důsledku toho se zvyšuje pravděpodobnost onemocnění.

Otolaryngolog se často musí vypořádat s následky nedostatečné vlhkosti při komunikaci s pacienty, ukazuje se, že dvojitá okna nebo výkonná; baterií, což výrazně zvyšuje teplotu vzduchu, ale je také příčinou suchého vzduchu. Někteří lidé úspěšně řeší problém suchého vzduchu jeho zvlhčováním sami, například umístěním nádob s vodou blízko radiátorů nebo pomocí specializovaných zařízení.

Pro osoby trpící astmatem, bronchitidou, alergií na prach je velmi důležité zvlhčování vzduchu nepřehánět. Místnost je nutné neustále větrat.

Je třeba si uvědomit, že většina nemocí, jako je bronchitida, astma, tuberkulóza, se rozvíjí tam, kde je chladno a vlhko, a ne tam, kde je teplo a sucho.

Lékaři doporučují omezit kontakt s alergeny, častěji větrat místnost a co je důležité, je udržovat „komfortní zónu“, to znamená, že musíte sledovat poměr: teplota-vlhkost-pohyb vzduchu.

Lékaři uvádějí, že čím vyšší je teplota vzduchu, tím vyšší by měla být jeho vlhkost. Optimální relativní vlhkost vzduchu by měla být od 40 do 60 % při teplotě vzduchu -18-20 ºC. S rostoucí teplotou vzduchu by se měla zvyšovat i relativní vlhkost vzduchu. Existují optimální mikroklimatické normy.

2.3. Zvlhčování vzduchu.

Metody zvlhčování vzduchu jsou jednoduché; Místnost je nutné častěji větrat, udržovat optimální podmínky a čistotu, aby se snížilo množství vdechovaného prachu. V místnosti se suchým vzduchem je mnohem obtížnější odstranit prach, který se jednoduše rozptýlí do všech světových stran a dále cestuje po vašem domě. Pokud používáte zvlhčovač v interiéru, pak se veškerý prach usadí, což usnadní jeho sběr a následné odstranění z domu.

Atmosférická vodní pára ovlivňuje počasí a klima Země, a tím i pohodu a zdraví člověka. Čím nižší je relativní vlhkost vzduchu, tím rychleji dochází k odpařování vody. V suchém vzduchu s nízkou relativní vlhkostí dochází k rychlému odpařování. Ve vzduchu s vysokou relativní vlhkostí se odpařování zpomaluje a ochlazování je nevýznamné. Na vlhkosti závisí i intenzita odpařování vlhkosti z lidského povrchu. A odpařování vlhkosti má velký význam pro udržení stálé tělesné teploty. Pro optimální výměnu tepla lidského těla při teplotě 20-25C je nejpříznivější relativní vlhkost vzduchu cca 50%. Při vyšších teplotách je preferována vlhkost kolem 20 %.

Kosmické lodě udržují pro člověka nejpříznivější relativní vlhkost vzduchu (40–60 %). Mírná vlhkost vzduchu vytváří nezbytné podmínky pro normální život a činnost člověka.

Vzhledem k tomu, že studenti musí během školního roku trávit ve škole více času, hraje důležitou roli vlhkost ve třídách. Podle požadavků SanPin musí být v prostorách školy udržována relativní vlhkost vzduchu (40-60 %).

Přítomnost vodní páry ve vzduchu je nezbytnou podmínkou existence života na zeměkouli. Suchý i příliš vlhký vzduch je však pro živočišný a rostlinný svět nepříznivý. Nadměrná vlhkost je škodlivá pro řadu výrobních procesů a při skladování produktů a materiálů. Odhad vlhkosti vzduchu, tedy množství vodní páry, kterou obsahuje, je důležitý pro předpověď počasí, protože obsah vodní páry v atmosféře je jedním z nejdůležitějších faktorů určujících počasí. Bez znalosti vlhkosti vzduchu nelze provádět předpověď povětrnostních podmínek, tolik potřebnou pro zemědělství, dopravu a řadu dalších odvětví národního hospodářství.

Atmosférická vodní pára ovlivňuje počasí a klima Země, a tím i pohodu a zdraví člověka. Je důležité udržovat „komfortní zónu“, to znamená, že musíte sledovat vztah: teplota-vlhkost-pohyb vzduchu. Pro optimální výměnu tepla lidského těla při teplotě 20-25C je nejpříznivější relativní vlhkost vzduchu cca 50%. Při vyšších teplotách je preferována vlhkost kolem 20 %.

Je třeba si uvědomit, že většina nemocí, jako je bronchitida, astma, tuberkulóza, se rozvíjí tam, kde je chladno a vlhko, a ne tam, kde je teplo a sucho.

Pohoda člověka závisí na mnoha faktorech, z nichž jedním je požadovaná úroveň vlhkosti a čistoty vzduchu.