Водната пара се получава в парни котлипри постоянно налягане и постоянна температура. Първо водата се загрява до температура на кипене (тя остава постоянна) или температура на насищане. . При по-нататъшно нагряване врящата вода се превръща в пара и температурата й остава постоянна, докато водата се изпари напълно. Кипенето е процес на изпаряване в целия обем на течността. Изпарение - изпаряване от повърхността на течността.

Пренос на материя от течно състояниекъм газообразен се нарича изпаряване , и от газообразно състояние в течно състояние кондензация . Количеството топлина, което трябва да се предаде на водата, за да се превърне от течно състояние в парообразно състояние при точка на кипене, се нарича топлина на изпарение .

Количество топлина, необходимо за отопление 1 килограмавода при 1 0 С се нарича топлинен капацитет на водата . = 1 kcal/kg. градушка

Точката на кипене на водата зависи от налягането (има специални таблици):

R абс = 1 kgf/cm 2 = 1 atm, tc = 100°C

R abs = 1,7 kgf/cm 2, tc = 115°С

R abs = 5 kgf/cm 2, tk = 151°С

R abs =10 kgf/cm 2, tc = 179°С

R abs = 14 kgf/cm 2, tc = 195°C

Когато температурата на водата в котелните помещения на изхода е 150°C и обратно Tв-

y 70°C всеки kg вода пренася 80 ккалтоплина.

В системи за захранване с пара 1 килограмавода, превърната в пара преносими около 600 ккалтоплина.

Водата практически не е компресирана. Най-малкият обем е зает от t=+4°C. При Tнад и под +4°C обемът на водата се увеличава. Температурата, при която започва кондензацията на излишната водна пара, се нарича t „точка на оросяване“.

Има наситена параИ прегрялПо време на изпаряването някои молекули излитат от повърхността на течността и образуват пара над нея. Ако температурата на течността се поддържа постоянна, т.е. към нея непрекъснато се подава топлина, тогава броят на избягалите молекули ще се увеличи и поради хаотичното движение на молекулите на парата, едновременно с образуването на пара, протича обратният процес - кондензация, при която част от молекулите на парата се връщат в течността.

Ако се случи изпарение в затворен съд, количеството на парата ще се увеличи, докато се достигне равновесие, тоест количеството течност и пара стане постоянно.

Пара, която е в динамично равновесие със своята течност и има същата температура и налягане, както се нарича наситена пара.

Мокра наситена пара, се нарича пара, в която има капчици котелна вода; се нарича наситена пара без водни капки суха наситена пара .

Делът на сухата наситена пара в мократа пара се нарича степен на сухота на парата (x). В този случай влажността на парата ще бъде равна на 1 - Х.За суха наситена пара x = 1. Ако придадете топлина на суха наситена пара при постоянно налягане, ще получите прегрята пара. Температурата на прегрятата пара е по-висока от температурата на котелната вода. Прегрятата пара се получава от суха наситена пара в паропрегреватели, които са монтирани в димоотводите на котлите.

Използването на мокра наситена пара не е препоръчително, тъй като когато се движи през паропроводи, хидравлични удари (резки удари вътре в тръбите) на кондензат, натрупващ се във фитинги, в кривини и ниски места на паропроводи, както и в парни помпи, са възможни. Много опасен рязък спадналягане в парния котел до атмосферно, което може да възникне в резултат на аварийно нарушаване на якостта на котела, тъй като температурата на водата преди такава промяна на налягането е била над 100 ° C, тогава излишното количество топлина се изразходва за образуване на пара, което се случва почти моментално. Количеството пара се увеличава рязко, което води до мигновено повишаване на налягането в котела и до сериозни повреди. Колкото по-голям е обемът на водата в котела и колкото по-висока е нейната температура, толкова по-значителни са последствията от такова унищожаване. Обемът на парата е 1700 пъти по-голям от обема на водата.

Прегрял пара- параИмайки по-висока температура от наситеното при същото налягане, той няма влага. Прегрятата пара се произвежда в специално устройство - прегревател, където се нагрява суха наситена пара димни газове. В отоплителните котелни не се използва прегрята пара, следователно няма прегревател.

Основни свойства на наситената пара:

1) t сед. пара = кипене. вода при даден P

2) t се вари. вода зависи от P пара в котела

3) наситената пара кондензира.

Основни свойства на прегрятата пара:

1) прегрятата пара не кондензира

2) t прегрята пара не зависи от налягането на парата в котела.

(Диаграма за генериране на пара в парен котел) (карта на страница 28 не е необходима)

Свойства на водната пара

Като истински газ нека разгледаме водната пара, която се използва широко в много отрасли на техниката и най-вече в топлоенергетиката, където е основният работен флуид. Следователно изследването на термодинамичните свойства на водата и водните пари е от голямо практическо значение.

Във всички области промишлено производствоса получили голяма полза от двойката различни вещества: вода, амоняк, въглероден диоксид и др. От тях най-голямо разпространениеполучава водна пара, която е работната течност в парни турбини, парни двигатели, в атомни централи, охлаждаща течност в различни топлообменници и др.

Процесът на преминаване на веществото от течно в газообразно състояние се нарича изпаряване. Изпарениесе нарича изпаряване, което винаги се случва при всяка температура от свободната повърхност на течност или твърдо. Процесът на изпаряване се състои в това, че отделни молекули с висока скорост преодоляват привличането на съседни молекули и излитат в околното пространство. Интензивността на изпарението се увеличава с повишаване на температурата на течността.

Процесът на кипене е, че ако топлината се подава към течността, след това при определена температура в зависимост от физически свойстваработен флуид и налягане, процесът на изпаряване започва както върху свободната повърхност на течността, така и вътре в нея.

Преминаването на веществото от газообразно състояние в течно или твърдо състояние се нарича кондензация.Процесът на кондензация, подобно на процеса на изпаряване, протича при постоянна температура, ако налягането не се променя. Течността, получена при кондензация на пара, се нарича кондензат

Процесът на директно превръщане на твърдо вещество в пара се нарича сублимация.Обратният процес на преминаване на пара в твърдо състояние се нарича десублимация.

Процес на изпаряване. Основни понятия и определения.Нека разгледаме процеса на генериране на пара. За да направите това, поставете 1 kg вода с температура 0 °C в цилиндър с подвижно бутало. Нека приложим някаква постоянна сила към буталото отвън Р.Тогава с площта на буталото F налягането ще бъде постоянно и равно p = P/F.Нека изобразим процеса на изпаряване, т.е. превръщането на веществото от течно състояние в газообразно състояние, в p,vдиаграма (фиг. 14).

Ориз. 14. Процесът на изпаряване в pv-диаграма

Първоначално състояние на водата под налягане Р и с температура 0 °C, ще бъдат представени на диаграмата с точки a 1, a 2, a 3 . Когато водата се нагрява, нейната температура постепенно се повишава, докато достигне точката на кипене t s , съответстващ на зададеното налягане. В този случай специфичният обем на течността първо намалява и достига минимална стойностпри t = 4°C и след това започва да нараства. (Малко течности имат такава аномалия - увеличаване на плътността при нагряване в определен температурен диапазон). За повечето течности специфичният обем се увеличава монотонно при нагряване.) Състоянието на течност, доведена до точката на кипене, е изобразено на диаграмата с точки b 1, b 2, b 3 .

При по-нататъшно подаване на топлина водата започва да кипи със силно увеличаване на обема. Сега цилиндърът съдържа двуфазна среда - смес от вода и пара, наречена мокра наситена пара. Наситен се нарича пара, която е в термично и динамично равновесие с течността, от която се образува.Динамичното равновесие е, че броят на молекулите, излитащи от водата в парното пространство, е равен на броя на молекулите, кондензиращи на нейната повърхност. В парното пространство при това равновесно състояние има максималния възможен брой молекули при дадена температура. С повишаването на температурата се увеличава броят на молекулите с достатъчна енергия, за да излязат в парното пространство. Равновесието се възстановява поради увеличаване на налягането на парите, което води до увеличаване на тяхната плътност и следователно на броя на молекулите, кондензиращи на повърхността на водата за единица време. От това следва, че налягането на наситената пара е монотонно нарастваща функция на нейната температура или, което е същото, температурата на наситената пара е монотонно нарастваща функция на нейното налягане.

Когато обемът над повърхността на течността при температура на насищане се увеличи, определено количество течност се превръща в пара; когато обемът намалее, „излишната“ пара отново се превръща в течност, но и в двата случая налягането на парата остава постоянно.

Ако изпарението на течност се случи в неограничено пространство, тогава всичко може да се превърне в пара. Ако изпарението на течност се случи в затворен съд, тогава молекулите, излитащи от течността, запълват свободното пространство над нея, докато някои от молекулите, движещи се в парното пространство над повърхността, се връщат обратно в течността. В даден момент може да възникне равенство между образуването на пара и обратния преход на молекулите от пара към течност, при което броят на молекулите, напускащи течността, е равен на броя на молекулите, които се връщат обратно в течността. В този момент максималният възможен брой молекули ще бъде в пространството над течността. Парата в това състояние приема максимална плътност при дадена температура и се нарича наситен.

Така парата в контакт с течност и в топлинно равновесие с нея се нарича наситена. Тъй като температурата на течността се променя, равновесието се нарушава, което води до съответната промяна в плътността и налягането на наситените пари.

Двуфазна смес, която представлява пара със суспендирани в нея капчици течност, се наричамокра наситена пара. По този начин мократа наситена водна пара може да се разглежда като смес от суха наситена пара с малки капчици вода, суспендирани в нейната маса.

Масовата част на сухата наситена пара в мократа пара се нарича степен на сухота на парата и се обозначава с буквата Х.Масова частвряща вода във влажна пара, равна на 1- Х,наречена степен на влажност. За вряща течност х= 0, а за суха наситена пара x= 1. Състоянието на мократа пара се характеризира с два параметъра: налягане (или температура на насищане t s, което определя това налягане) и степента на сухота на парата.

С добавянето на топлина количеството течна фаза намалява, а парната фаза се увеличава. Температурата на сместа остава непроменена и равна на t s, тъй като цялата топлина се изразходва за изпаряване на течната фаза. Следователно процесът на изпаряване на този етап е изобарно-изотермичен. накрая Последна капкаводата се превръща в пара, а цилиндърът се пълни само с пара, която се нарича суха наситена.

Наситена пара, в която няма суспендирани частици от течната фаза, се наричасуха наситена пара. Неговият специфичен обем и температура са функции на налягането. Следователно състоянието на сухата пара може да бъде зададено чрез всеки от параметрите - налягане, специфичен обем или температура.

Състоянието му е представено от точки c 1, c 2, c 3.

Точките представляват прегрята пара. Когато се придаде топлина на суха пара при същото налягане, нейната температура ще се повиши и парата ще прегрее. Точка d (d 1, d 2, d 3) изобразява състоянието на прегрята пара и в зависимост от температурата на парата може да лежи върху различни разстоянияот точка c.

По този начин, прегрял се нарича пара, чиято температура надвишава температурата на наситена пара със същото налягане.

Тъй като специфичният обем на прегрятата пара при същото налягане е по-голям от този на наситената пара, единица обем прегрята пара съдържа по-малко молекули, което означава, че има по-ниска плътност. Състоянието на прегрятата пара, както всеки газ, се определя от всеки два независими параметъра.

Процесът на производство на суха наситена пара при постоянно налягане е изобразен в общ случайграфика abc и прегрята пара в общия случай - графика abcd, докато ab е процесът на нагряване на водата до точката на кипене, bc е процесът на изпаряване, който протича едновременно при постоянно налягане и при постоянна температура, т.е. процесът bc е изобарен и в същото време изотермичен и накрая cd - процес на прегряване на пара при постоянно налягане, но при повишаване на температурата. Между точки b и c има влажна пара с различни междинни стойности на степента на сухота.

Крива I студена водасе изобразява с линия, успоредна на ординатната ос, като се приема, че водата е несвиваема и следователно специфичният обем вода е почти независим от налягането. Крива II се нарича крива на долната граница или крива на течността, а крива III се нарича крива на горната граница или крива на сухите наситени пари. Крива II разделя областта на течността от областта на наситените пари на диаграмата, а крива III разделя областта на наситените пари от областта на прегрятите пари.

Точки a 1, a 2 и a 3, изобразяващи състоянието на 1 kg студена вода при температура 0°C и различни налягания, са разположени почти на един и същи вертикал. Точките b 1, b 2 и b 3 се изместват надясно с увеличаване на налягането, тъй като в същото време температурите на кипене t H и, следователно, специфичните обеми на кипяща вода също се увеличават съответно. Точките c 1, c 2 и c 3 се изместват наляво, така че с увеличаване на налягането специфичният обем пара намалява въпреки повишаването на температурата.

От pv диаграмата може да се види, че с увеличаване на налягането точките b 1, b 2 и b 3 и c 1 с 2 и c 3 се приближават, т.е. разликата в специфичните обеми суха наситена пара и вряща вода (сегменти bc ) постепенно намалява. Накрая при определено налягане тази разлика става равна на нула, т.е. точките b и c съвпадат, а линиите II и III се събират. Срещната точка на двете криви се нарича критична точка и се обозначава с буквата k. Състоянието, съответстващо на точка k, се нарича критично състояние.

Параметрите на критичното състояние на водната пара са както следва: налягане pk = 225,65 ata; температура t = 374,15° C, специфичен обем v K = 0,00326 m 3 /kg.

В критичната точка врящата вода и парата имат еднакви параметри на състоянието и промяната в агрегатното състояние не е придружена от промяна в обема. С други думи, в критично състояние конвенционалната граница, разделяща тези две фази на веществото, изчезва. При температури над критичните (t > t K), прегрятата пара (газ) не може да се превърне в течност чрез никакво повишаване на налягането.

Критичната температура е максималната възможна температурасъвместно съществуване на две фази: течност и наситена пара. При температури над критичната температура може да съществува само една фаза. Името на тази фаза (течност или прегрята пара) е до известна степен произволно и обикновено се определя от нейната температура. Всички газове са силно прегряти пари над Tcr. Колкото по-висока е температурата на прегряване (при дадено налягане), толкова по-близо до свойствата на парата е идеалният газ.

водна пара - работен флуид в парни турбини, парни машини, ядрени инсталации, охлаждаща течност в различни топлообменници.

Пара - газообразно тяло в състояние близко до кипяща течност.

Изпаряване - процес на превръщане на вещество от течно състояние в състояние на пара.

Изпарение - изпаряване, което винаги се случва при всяка температура от повърхността на течността.

При определена температура, в зависимост от естеството на течността и налягането, под което се намира, се получава изпарение в цялата маса на течността. Този процес се нарича кипене .

Обратният процес на изпаряване се нарича кондензация . Кондензацията, подобно на изпарението, се случва при постоянна температура.

Процесът на директно превръщане на твърдо вещество в пара се нарича сублимация . Обратният процес на преминаване на пара към в твърдо състояниеНаречен десублимация .

Когато течността се изпарява в затворено пространство (в парни котли), едновременно възниква обратното явление - кондензация на пара. Ако степента на кондензация стане еднаква скоростизпаряване, тогава настъпва динамично равновесие. Парата в този случай има максимална плътност и се нарича богат ферибот .

Ако температурата на парата е по-висока от температурата на наситена пара със същото налягане, тогава такава пара се нарича прегрял .

Разликата между температурата на прегрята пара и температурата на наситена пара със същото налягане се нарича степен на прегряване .

Тъй като специфичният обем на прегрятата пара е по-голям от специфичния обем на наситената пара, плътността на прегрятата пара е по-малка от плътността на наситената пара. Следователно прегрятата пара е ненаситена.

В момента на изпаряване на последната капка течност в ограничено пространство без промяна на температурата и налягането (т.е. когато течността спре да се изпарява), суха богата пара . Състоянието на такава пара се определя от един параметър - налягане.

Механична смес от сухи и малки капчици течност се нарича мокър ферибот .

Масова част от суха пара в мокра пара - степен на сухота х:

x=m съвместно предприятие /м VP , (6.7)

Където м съвместно предприятие- маса на суха пара в мокра пара; м VP- маса мокра пара.

Масова част притечности във влажна пара - степен влажност :

при= 1–х = 1–м съвместно предприятие /м VP = (м VP –м съвместно предприятие)/м VP . (6.8)

6.4. Характеристики на влажен въздух

Атмосферният въздух, състоящ се главно от кислород, азот, въглероден диоксид, винаги съдържа известно количество водна пара.

Нарича се смес от сух въздух и водна пара мокър въздух . Влажен въздух при дадено налягане и температура може да съдържа различни количества водна пара.

Нарича се смес от сух въздух и наситена водна пара наситен влажен въздух . В този случай влажният въздух съдържа максималното възможно количество водна пара за дадена температура. Докато този въздух се охлажда, водните пари ще кондензират. Парциалното налягане на водната пара в тази смес е равно на налягането на насищане при дадена температура.

Ако влажният въздух съдържа водна пара в прегрято състояние при дадена температура, тогава се нарича ненаситени . Тъй като не съдържа максималното възможно количество водна пара за дадена температура, той е способен на допълнително овлажняване. Този въздух се използва като изсушаващ агентв различни сушилни инсталации.

Според закона на Далтон налягането Рвлажният въздух е сумата от парциалните налягания на сухия въздух Р Vи водна пара Р П :

p = p V + стр П . (6.9)

Максимална стойност стр Ппри дадена температура на влажен въздух е налягането на наситените водни пари стр н .

За да намерите парциалното налягане на парата, използвайте специално устройство - влагомер . Това устройство се използва за определяне Точка на оросяване , тоест температура T стр, до който въздухът трябва да се охлади при постоянно налягане, така че да се насити.

Като знаете точката на оросяване, можете да използвате таблиците, за да определите парциалното налягане на парите във въздуха като налягане на насищане стр н, съответстваща на точката на оросяване T стр .

Абсолютно влажност въздух е количеството водна пара в 1 m3 влажен въздух. Абсолютната влажност е равна на плътността на парата при нейното парциално налягане и температура на въздуха T н .

Отношението на абсолютната влажност на ненаситения въздух при дадена температура към абсолютната влажност на наситения въздух при същата температура се нарича роднина влажност въздух

φ=с П /С нили φ= (с П /С н)·100%, (6,10)

За сух въздух φ =0, за ненаситени φ <1, для насыщенного φ =1 (100%).

Като се има предвид водната пара като идеален газ, е възможно, съгласно закона на Бойл-Мариот, да се замени отношението на плътността с отношението на налягането. Тогава:

φ=ρ П /ρ нили φ= стр П / стр н·100%. (6.11)

Плътността на влажния въздух се състои от масите на сух въздух и водни пари, съдържащи се в 1 m3 обем:

ρ=ρ V +ρ П = стр V / (Р V T)+φ/ v′′ . (6.12)

Молекулното тегло на влажния въздух се определя по формулата:

μ =28,95–10,934φ∙ стр н / стр . (6.13)

Стойности стр нИ v′′ при температура на въздуха Tвзети от масата на водните пари, φ - според данните от психрометъра, стр- според барометъра.

Съдържание на влага представлява отношението на масата на парата към масата на сухия въздух:

d=M П /М V , (6.14)

Където М П , М V- маси от пара и сух въздух във влажен въздух.

Връзка между съдържанието на влага и относителната влажност:

д=0,622φ· стр н ·/( стр - φ· стр н). (6.15)

Газова константа на въздуха:

Р=8314/μ =8314/(28,95–10,934· μ· стр н / стр). (6.16)

Валидна е и формулата:

Р = (287+462д)/(1+д).

Обем влажен въздух на 1 kg сух въздух:

V вл.в = R·T/стр. (6.17)

Специфичен обем влажен въздух:

v=V вл.в /(1+д). (6.17a)

Специфичен масов топлинен капацитет на паровъздушната смес:

с см = c V +d s П . (6.18)

Вие, разбира се, сте забелязали, че ако излезете от реката и не се подсушите с кърпа, след известно време кожата ви ще стане суха.

Това означава, че водата на повърхността на тялото ви се е изпарила. Процесът на изпарение е преходът на течното състояние на водата към парообразното състояние. Можете да наблюдавате това явление навсякъде в природата.

Постоянно се получава изпарение от повърхностния слой на морета и океани и мокри предмети (например, когато избършете училищна дъска с мокър парцал).

Всички живи същества и растения също преминават през процеса на изпаряване. Благодарение на това явление живите организми са в състояние да регулират телесната си температура. Сигурно сте забелязали, че водата се изпарява по-бързо от повърхността на тялото, ако навън духа вятър или слънцето грее силно.

Всъщност с повишаване на температурите и наличието на вятър изпарението става по-интензивно, така че локвите изсъхват по-бързо през лятото, отколкото през есента. През зимата този процес се забавя напълно, но не спира. Дори мокрото пране, окачено навън и покрито с ледена коричка, пак ще изсъхне. Процесът на изпаряване, дори при такива условия, все още продължава. При температура от +100°C течното състояние на водата се превръща в пара поради кипене. В този момент се наблюдава най-активният процес на изпарение.

Получената пара от повърхността на земята започва да се издига. Знаете, че топлият въздух е много по-лек от студения, поради което започва да се издига, бързайки нагоре. Но с увеличаване на надморската височина температурата на въздуха започва рязко да пада и водата се охлажда, образувайки малки капчици вода. Ето как се появяват облаци, които можете да видите в небето всеки ден. Те могат да съдържат множество капчици вода. Това са водни облаци. Някои от тях може да съдържат малки кристали. Такива облаци се наричат ​​ледени облаци. И ако в състава се наблюдават както водни капки, така и кристали, значи те са смесени. На най-високите височини се образуват ледени облаци.

Процесът на образуване на водни капки от пара е обратен на процеса на изпаряване, нарича се кондензация (от латински - „сгъстяване“). В природата можете да наблюдавате този процес, когато падне роса и се появи мъгла.

Феноменът на кондензацията също се използва активно във фармакологията. По този начин се пречиства вода, която се използва в лабораторни изследвания и в производството на лекарства. Процесът се състои от три етапа: водата се превръща в пара, парата се връща в течно състояние и получените капчици се събират чрез дренаж (дестилация). Резултатът беше дестилирана вода. Но той не е абсолютно чист, тъй като с него се смесват частици от атмосферния въздух. Почти подобен състав се наблюдава в пречистена снежна или дъждовна вода.

СЪЧИНЕТЕ ПОЛЕЗНОТО С ПРИЯТНОТО !

Откъде идва водата?

Мишена

Представете процеса на кондензация.

Материали

• контейнер за гореща вода
• огледало.

Държах охладеното огледало над парата. Разгледах капчиците вода, които се появиха върху него. Откъде идва тази вода?

Тази пара се утаи върху огледалото и се охлади, превръщайки се във вода. Повторихме същото, но с топло огледало - имаше много малко капки вода.

Защо?

Процесът на превръщане на пара във вода се случва, когато парата се охлади.

Къде отива водата?

Мишена

Определете процеса на изпаряване на водата, зависимостта на скоростта на изпарение от условията (температура на въздуха, наличие на вятър).

Материали

• Три еднакви съда с еднакво количество вода.

Трябва да налеете еднакво количество вода в контейнери, да направите маркировка и да ги поставите на различни места: на радиатор, близо до прозорец и на хладно място (шкаф).

Сега наблюдаваме процеса на изпаряване на водата, записвайки го в дневник за наблюдение.

Защо?

Водата се изпарява по-бързо в жегата (близо до радиатора), след това близо до прозореца (вятър - течение) и накрая в шкафа (там е хладно, няма течение).

Водната пара се превръща във водни капчици?

Ще имаш нужда:

• .Чайник
• .Горелка
• .Вода
• .Метална чаша
• Няколко ледени лодки и ледена вода

Технологичен процес:

1. Напълнете чайника с вода.
2. Оставете водата да заври.
3. Поставете няколко кубчета лед и ледена вода в метална чаша.
4. Когато чайникът заври, насочете струята пара към металната чаша.

Какъв е резултатът?

По външната повърхност на металната чаша се появяват капки вода.

Защо?

Водната пара се превръща във водни капчици, когато влезе в контакт със студена повърхност. Този процес, по време на който водата преминава от газообразно състояние в течно състояние, се нарича „кондензация“. Тъй като металната чаша е много по-хладна от врящата вода в чайника, потокът от пара, излизащ от нея, се превръща в капчици вода веднага щом докосне повърхността на чашата.

ВОДНА ПАРА В АТМОСФЕРАТА

ВЛАЖНОСТ НА ВЪЗДУХА. ХАРАКТЕРИСТИКИ НА СЪДЪРЖАНИЕТО НА ВОДНА ПАРА В АТМОСФЕРАТА

Влажността е съдържанието на водни пари в атмосферата. Водната пара е един от най-важните компоненти на земната атмосфера.

Водните пари непрекъснато навлизат в атмосферата поради изпарението на водата от повърхността на резервоари, почва, сняг, лед и растителност, което изразходва средно 23% от слънчевата радиация, пристигаща на земната повърхност.

Атмосферата съдържа средно 1,29 1013 тона влага (водна пара и течна вода), което е еквивалентно на слой вода от 25,5 mm.

Влажността на въздуха се характеризира със следните величини: абсолютна влажност, парциално налягане на водните пари, налягане на наситените пари, относителна влажност, дефицит на насищане на водни пари, температура на оросяване и специфична влажност.

Абсолютна влажност а (g/m3) - количеството водна пара, изразено в грамове, съдържащо се в 1 m3 въздух.

Парциално налягане (еластичност) на водната пара e - действителното налягане на водната пара във въздуха, измерено в милиметри живачен стълб (mmHg), милибари (mb) и хектопаскали (hPa). Налягането на водните пари често се нарича абсолютна влажност. Тези различни понятия обаче не могат да се смесват, тъй като те отразяват различни физически количества атмосферен въздух.

Налягане на наситени водни пари, или еластичност на насищане, Е - максималната възможна стойност на парциалното налягане при дадена температура; измерено в същите единици като e. Еластичността на насищане нараства с повишаване на температурата. Това означава, че с повече висока температуравъздухът може да задържа повече водна пара, отколкото при по-ниски температури.

Относителната влажност f е отношението на парциалното налягане на водните пари, съдържащи се във въздуха, към налягането на наситените водни пари при дадена температура. Обикновено се изразява като процент с точност до цели числа:

Относителната влажност на въздуха изразява степента на наситеност на въздуха с водни пари.

Дефицит на насищане на водна пара (липса на насищане) d - разликата между еластичността на насищане и действителната еластичност на водната пара:

= д- д.

Дефицитът на насищане се изразява в същите единици и със същата точност като стойностите на e и E. С увеличаване на относителната влажност дефицитът на насищане намалява и при / = 100% става равен на нула.

Тъй като E зависи от температурата на въздуха, а e - от съдържанието на водни пари в него, дефицитът на насищане е комплексна величина, която отразява съдържанието на топлина и влага във въздуха. Това позволява дефицитът на насищане да се използва по-широко от другите характеристики на влагата за оценка на условията на отглеждане на селскостопанските растения.

Точка на оросяване td (°C) е температурата, при която водните пари, съдържащи се във въздуха при дадено налягане, достигат състояние на насищане спрямо химически чиста равна водна повърхност. При / = 100% действителната температура на въздуха съвпада с точката на оросяване. При температури под точката на оросяване започва кондензация на водни пари с образуване на мъгли, облаци и образуване на роса, скреж и скреж върху повърхността на земята и предметите.

Специфична влажност q (g/kg) - количеството водна пара в грамове, съдържащо се в 1 kg влажен въздух:

р= 622 e/R,

където e е налягането на водните пари, hPa; P - атмосферно налягане, hPa.

Специфичната влажност се взема предвид при зоометеорологичните изчисления, например при определяне на изпарението от повърхността на дихателните органи на селскостопанските животни и при определяне на съответните енергийни разходи.

ПРОМЕНИ В ХАРАКТЕРИСТИКИТЕ НА ВЛАЖНОСТТА НА ВЪЗДУХА В АТМОСФЕРАТА С НАДМОРСКАТА ВИСОЧИНА

Най-голямото количество водна пара се съдържа в долните слоеве на въздуха, непосредствено до повърхността на изпарението. Водната пара прониква в горните слоеве в резултат на турбулентна дифузия

Проникването на водна пара в горните слоеве се улеснява от факта, че тя е 1,6 пъти по-лека от въздуха (плътността на водната пара спрямо сухия въздух при 0 °C е 0,622), следователно въздухът, обогатен с водна пара, е с по-малка плътност , има тенденция да се издига нагоре.

Вертикалното разпределение на налягането на водните пари зависи от изменението на налягането и температурата с височина, от процесите на кондензация и образуване на облаци. Следователно е трудно теоретично да се установи точният модел на промените в еластичността на водната пара с височина.

Парциалното налягане на водните пари намалява с височина 4...5 пъти по-бързо от атмосферното налягане. Вече на надморска височина от 6 км парциалното налягане на водните пари е 9 пъти по-малко, отколкото на морското равнище. Това се обяснява с факта, че водната пара непрекъснато навлиза в повърхностния слой на атмосферата в резултат на изпарение от активната повърхност и нейната дифузия поради турбулентност. Освен това температурата на въздуха намалява с височината и възможното съдържание на водна пара е ограничено от температурата, тъй като нейното намаляване насърчава насищането на парата и нейната кондензация.

Намаляването на налягането на парите с височина може да се редува с неговото увеличаване. Например, в инверсионен слой налягането на парите обикновено нараства с височина.

Относителната влажност е разпределена неравномерно вертикално, но средно намалява с височината. В повърхностния слой на атмосферата през летните дни той леко се увеличава с височина поради бързото понижаване на температурата на въздуха, след това започва да намалява поради намаляване на подаването на водни пари и отново се увеличава до 100% в слоя за образуване на облаци. В инверсионните слоеве тя рязко намалява с височина в резултат на повишаване на температурата. Относителната влажност се променя особено неравномерно до височина 2...3 km.

ДНЕВНО И ГОДИШНО ИЗМЕНЕНИЕ НА ВЛАЖНОСТТА НА ВЪЗДУХА

В повърхностния слой на атмосферата има добре изразена дневна и годишна вариация на съдържанието на влага, свързана със съответните периодични промени в температурата.

Дневната промяна на налягането на водните пари и абсолютната влажност над океаните, моретата и крайбрежните райони на сушата е подобна на дневната промяна на температурата на водата и въздуха: минимум преди изгрев слънце и максимум в 14...15 часа много слабо изпарение (или липсата му изобщо) по това време на деня. През деня, с повишаване на температурата и съответно изпарение, съдържанието на влага във въздуха се увеличава. Денонощното изменение на налягането на водните пари над континентите през зимата е същото.

През топлия сезон във вътрешността на континентите дневната вариация на съдържанието на влага е под формата на двойна вълна (фиг. 5.1). Първият минимум настъпва рано сутрин заедно с температурния минимум. След изгрев слънце температурата на активната повърхност се повишава, скоростта на изпарение се увеличава и количеството водна пара в долния слой на атмосферата бързо нараства. Този растеж продължава до 8...10 часа, докато изпарението надделее над преноса на парите отдолу към по-високите слоеве. След 8...10 часа интензивността на турбулентното смесване се увеличава и следователно водната пара бързо се прехвърля нагоре. Това изтичане на водна пара вече няма време да се компенсира чрез изпаряване, в резултат на което съдържанието на влага и следователно еластичността на водната пара в повърхностния слой намалява и достига втори минимум на 15...16 часа. В предвечерните часове турбулентността отслабва, докато все още продължава доста интензивно подаване на водни пари в атмосферата чрез изпарение. Парното налягане и абсолютната влажност на въздуха започват да се повишават и към 20...22 часа достигат втори максимум. През нощта изпарението почти спира, което води до намаляване на съдържанието на водни пари.

Годишното изменение на налягането на водните пари и абсолютната влажност съвпада с годишното изменение на температурата на въздуха както над океана, така и над сушата. В Северното полукълбо максималното съдържание на влага във въздуха се наблюдава през юли, минималното през януари. Например в Санкт Петербург средното месечно налягане на парите през юли е 14,3 hPa, а през януари - 3,3 hPa.

Дневната вариация на относителната влажност зависи от налягането на парите и налягането на насищане. С повишаване на температурата на изпаряващата се повърхност скоростта на изпарение се увеличава и следователно e се увеличава, но E се увеличава много по-бързо от e, следователно с повишаване на повърхностната температура, а с нея и температурата на въздуха, относителната влажност намалява [виж. формула (5.1)]. В резултат на това курсът му в близост до земната повърхност се оказва противоположен на хода на температурата на повърхността и въздуха: максималната относителна влажност настъпва преди изгрев слънце, а минималната в 15:00 часа (фиг. 5.2). Ежедневното му намаление е особено изразено над континентите през лятото, когато в резултат на турбулентна дифузия на парите нагоре E на повърхността намалява и поради повишаване на температурата на въздуха E се увеличава. Следователно амплитудата на дневните колебания в относителната влажност на континентите е много по-голяма, отколкото над водните повърхности.

В годишния цикъл относителната влажност на въздуха по правило също се променя обратно пропорционално на температурния тренд. Например в Санкт Петербург относителната влажност през май е средно 65%, а през декември - 88% (фиг. 5.3). В райони с мусонен климат минималната относителна влажност се наблюдава през зимата, а максималната през лятото поради летния пренос на влажни морски въздушни маси към сушата: например във Владивосток през лятото / = 89%, през зимата / = 68 %.

Ходът на дефицита на насищане на водните пари е успореден на хода на температурата на въздуха. През деня дефицитът е най-голям към 14...15 часа, а най-малък - преди изгрев слънце. През годината дефицитът на насищане на водни пари има максимум в най-горещия месец и минимум в най-студения месец. В сухите степни райони на Русия през лятото в 13:00 часа се наблюдава дефицит на насищане над 40 hPa годишно. В Санкт Петербург дефицитът на насищане с водна пара през юни е средно 6,7 hPa, а през януари - само 0,5 hPa

ВЛАЖНОСТ НА ВЪЗДУХА В РАСТИТЕЛНАТА ПОКРИВКА

Голямо влияние върху влажността на въздуха оказва растителното покритие. Растенията изпаряват голямо количество вода и по този начин обогатяват приземния слой на атмосферата с водни пари; във въздуха има повишено съдържание на влага в сравнение с голата повърхност. Това се улеснява и от намаляването на скоростта на вятъра от растителната покривка и следователно от турбулентната дифузия на парите. Това е особено изразено през деня. Налягането на парите вътре в короните на дърветата в ясни летни дни може да бъде с 2...4 hPa по-високо, отколкото на открито, в някои случаи дори 6...8 hPa. Вътре в агрофитоценозите е възможно да се увеличи налягането на парите с 6...11 hPa в сравнение с парното поле. През вечерните и нощните часове влиянието на растителността върху влажността е по-малко.

Растителната покривка също оказва голямо влияние върху относителната влажност. Така в ясни летни дни в посевите от ръж и пшеница относителната влажност е с 15...30% по-висока, отколкото над откритата площ, а в културите от високи култури (царевица, слънчоглед, коноп) - 20.. .30% по-висока, отколкото върху гола почва. При културите най-висока относителна влажност се наблюдава на повърхността на почвата, засенчена от растения, а най-ниска е в горния слой на листата (Таблица 5.1). Вертикално разпределение на относителната влажност и дефицит на насищане

Съответно дефицитът на насищане на водни пари в културите е значително по-малък, отколкото върху голата почва. Разпределението му се характеризира с намаляване от горния слой на листата към долния (виж таблица 5.1).

По-рано беше отбелязано, че растителната покривка значително влияе върху радиационния режим (виж Глава 2), температурата на почвата и въздуха (виж Глави 3 и 4), като значително ги променя в сравнение с открито място, т.е. има свой собствен метеорологичен режим - фитоклимат. Колко силно е изразено зависи от вида, хабитуса и възрастта на растенията, гъстотата на засаждането и начина на засяване (засаждане).

Метеорологичните условия също оказват влияние върху фитоклимата - при частично облачно и ясно време фитоклиматичните характеристики са по-силно изразени.

ЗНАЧЕНИЕТО НА ВЛАЖНОСТТА НА ВЪЗДУХА ЗА ЗЕМЕДЕЛСКОТО ПРОИЗВОДСТВО

Водната пара, съдържаща се в атмосферата, както беше отбелязано в глава 2, е от голямо значение за поддържането на топлината на земната повърхност, тъй като абсорбира топлината, излъчвана от нея. Влажността на въздуха е един от климатичните елементи, който също е от съществено значение за селскостопанското производство.

Влажността на въздуха има голямо влияние върху растението. Той до голяма степен определя интензивността на транспирацията. При високи температури и ниска влажност (/"< 30 %) транспирация резко увеличивается и у растений возникает большой недостаток воды, что отражается на их росте и развитии. Например, отмечается недоразвитие генеративных органов, задерживается цветение.

Ниската влажност по време на периода на цъфтеж води до изсъхване на прашеца и съответно до непълно оплождане, което при житните култури например предизвиква трансзърно. По време на периода на напълване на зърното прекомерният сух въздух води до факта, че зърното се оказва слабо и добивът намалява.

Ниското съдържание на влага във въздуха води до дребноплодни плодове, ягодоплодни култури, грозде, лошо образуване на пъпки за реколтата през следващата година и следователно до намаляване на добива.

Влажността на въздуха също влияе върху качеството на реколтата. Отбелязано е, че ниската влажност намалява качеството на ленените влакна, но повишава хлебопекарните качества на пшеницата, техническите свойства на лененото масло, съдържанието на захар в плодовете и др.

Особено неблагоприятно е намаляването на относителната влажност на въздуха при липса на почвена влага. Ако горещото и сухо време продължи дълго време, растенията могат да изсъхнат.

Продължителното повишаване на съдържанието на влага (> 80%) също има отрицателен ефект върху растежа и развитието на растенията. Прекомерно високата влажност на въздуха причинява едроклетъчната структура на растителната тъкан, което впоследствие води до полягане на зърнените култури. По време на периода на цъфтеж такава влажност на въздуха предотвратява нормалното опрашване на растенията и намалява добива, тъй като прашниците се отварят по-малко и полетът на насекомите намалява.

Повишената влажност на въздуха забавя настъпването на пълна зрялост на зърното, повишава съдържанието на влага в зърното и сламата, което, първо, влияе неблагоприятно върху работата на машините за прибиране на реколтата, и второ, изисква допълнителни разходи за сушене на зърно (Таблица 5.2).

Намаляването на дефицита на насищане до 3 hPa или повече води до практически спиране на работата по прибиране на реколтата поради лоши условия.

През топлия сезон повишената влажност на въздуха допринася за развитието и разпространението на редица гъбични заболявания на селскостопанските култури (късна болест по картофи и домати, мана по грозде, бяло гниене по слънчоглед, различни видоверъжда на зърнени култури и др.). Влиянието на този фактор особено се увеличава с повишаване на температурата (Таблица 5.3).

5.3. Броят на растенията от пролетна пшеница Цезий 111, засегнати от глави, в зависимост от влажността и температурата на въздуха (от, Времето на редица селскостопански работи също зависи от влажността на въздуха: борба с плевелите, полагане на фураж за силаж, вентилация на складове, сушене на зърно и т.н.

В топлинния баланс на селскостопанските животни и хората топлообменът е свързан с влажността на въздуха. При температура на въздуха под 10 °C повишената влажност увеличава топлообмена от организмите, а при високи температури го забавя.