#физика | Определение точки росы

Многие из нас слышали об относительной влажности и точке росы (температуре конденсации). Давайте разберемся в том, что это за величины и что они характеризуют. Воздух всегда содержит некоторый объем влаги. Но влажность воздуха зависит не только от содержащейся в нем воды, но и от температуры воздуха. Представьте себе, что в воздухе «растворен» стакан воды при условии, что температура воздуха в комнате +15,5 градусов по Цельсию.


Университет Висконсина в Мэдисоне выпустил интереснейший сборник физических экспериментов, которые можно провести в домашних условиях. Материалы этого сборника дадут новые идеи каждому, кто интересуется наукой.

Если в комнате станет холоднее, воздух в комнате не сможет и дальше удерживать в себе этот объем воды. Начнется образование тумана и часть воды конденсируется на стенах. Все мы это могли наблюдать зимнею порой в ванной комнате, когда включали горячую воду в душе или раковине. Температура, при которой образуется туман или конденсат называется точкой росы (температурой конденсации). Вы и сами сможете определить температуру конденсации в ходе простого физического эксперимента.

Оборудование и материалы

Большая металлическая кружка или кастрюля
Термометр для воды, позволяющий измерять температуру ниже нуля (по Цельсию)
Лед

Ход эксперимента

1. Наполните кастрюлю водой комнатной температуры.

2. Поместите термометр в воду и измерьте ее температуру.

3. Оставьте термометр в воде и понемногу вводите в воду ледяную крошку. Делайте это постепенно, чтобы наблюдать изменение температуры, показываемое термометром.

4. В некий момент вода начнет конденсироваться на внешней стороне кастрюли. Температура, при которой это произойдет и будет точкой росы.

5. Попробуйте проделать это в ванной комнате после душа. Или в хорошо нагретой комнате. Вы обнаружите, что точка росы в различных условиях будет разной. В сухой зимний день точка росы может спуститься ниже температуры замерзания воды. В этих условиях рассмотренный нами метод определения температуры конденсации не будет работать, поскольку вы не сможете охладить жидкую воду до температуры ниже точки ее замерзания, то есть перехода в твердое состояние. А в теплой влажной ванной комнате этот метод будет работать по-прежнему.

Пояснение

Относительная влажность непосредственно связана с точкой росы. Относительная влажность говорит нам о том, насколько воздух насыщен водой и близок к тому, чтобы перестать ее удерживать (к 100% относительной влажности). Не забывайте, при наступлении точки росы температура воздуха снижается. Чтобы вычислить относительную влажность, вам необходимо знать температуру конденсации и температуру воздуха.

Заодно научимся переводить температуру в градусах Фаренгейта в градусы Цельсия и обратно. Понятно, что в современном мире эту задачу можно возложить на калькулятор величин, но некоторые вещи желательно знать просто для общего развития. Формула дает приблизительный результат.

C (температура в градусах Цельсия) = (F + 40) * 0,556 (точнее пять девятых) — 40

Итак, нам необходимо узнать, какой температуре по шкале Цельсия соответствуют +60 градусов Фаренгейта. Прибавляем 60 к 40, в результате получаем 100. Умножаем 100 на 0,556. Результатом будет 55,6. От этого числа отнимаем 40 и узнаем, что +60 градусов Фаренгейта примерно соответствуют +15,6 градусам Цельсия.

Если за окном +20 градусов по Цельсию, а мы хотели бы узнать, сколько это по Фаренгейту, то прибегнем к другой формуле:

F (температура в градусах Фаренгейта) = (С + 40) * 1,8 (девять пятых) — 40

F = (20 + 40) * 1,8 — 40 = 60 * 1,8 — 40 = 108 — 40 = 68

+20 градусов по Цельсию — это +68 градусов по Фаренгейту.

Вычисления выполняем в том же порядке, что и в предыдущем примере. Сначала — действие в скобках, затем — умножение, и лишь в последнюю очередь — вычитание. Как и учили в школе на уроках математики.

Зная относительную влажность и температуру воздуха, пользователи Android смогут вычислить точку росы при помощи очень простого приложения Dew Point.

При помощи двух ползунков, оно позволяет выставлять относительную влажность (от 0% до 100%) и температуру воздуха (не более 50 градусов выше нуля по Цельсию). Желтые символы слева внизу показывают температуру конденсации (точку росы). А справа внизу светло-синий текст отображает показатель абсолютной влажности, то есть сколько грамм воды (H2O) содержится при заданных условиях в кубическом метре воздуха.

Приложение Dew Point является бесплатным. Его разработчик Markus Hoffmann разместил в Google Play самую свежую версию Dew Point 1.05-13 27 декабря 2013 года. Размер установочного APK-файла составляет 45 килобайт. Количество установок: от 10 тысяч до 50 тысяч. Калькулятор точки росы Dew Point совместим с Android 2.1 и более поздними версиями господствующей мобильной операционной системы.

Как вы полагаете, необходимо ли в наши дни уметь в уме пересчитать градусы Фаренгейта в градусы Цельсия? Или с появлением специализированных калькуляторов это знание стало никому (кроме физиков) не нужным?