Relativna vlažnost

Relativna vlažnost (skraćeno RV) je odnos parcijalnog pritiska vodene pare sa ravnotežnim pritiskom vodene pare na datoj temperaturi. Uglavnom zavisi od temperature i pritiska posmatranog sistema. Za postizanje visoke relativnae vlažnosti, na niskim temperaturama je potrebno manje vodene pare, a u toplom ili vrućem zraku za postizanje visoke relativne vlažnosti potrebno je više vodene pare.

Definicija

Relativna vlažnost $(RV$ ili $\phi )$ mješavine zraka i vode je definirana kao odnos as parcijalnog pritiska vodene pare $(p_{H_{2}O})$ u mješavini ravnotežnog pritiska vodene pare $(p_{H_{2}O}^{*})$ preko ravne površine čiste vode^[1] na datoj temperaturi:^[2]^[3]

\phi ={p_{H_{2}O} \over p_{H_{2}O}^{*}}

.^[3]^[4]

Značaj

Kontrola klime

Kontrole klime se odnosi na kontrolu temperature i relativne vlage u zgradama, vozilima i drugim zatvorenim prostorima u svrhu pružanja udobnosti, zaštite zdravlja i sigurnost, te ispunjavanja ekoloških zahtjeva postrojenja i tehničkih procesa.

Kada je temperatura jednaka temperaturi zraka, toplinsko zračenje nije izvor posebnog toplinskog opterećenja. Relativna vlažnost zraka se obično kreće od 30-70 %. Ako je u toj situaciji brzina strujanja zraka (vjetra) ispod 5 m u sekundi, za učinak klime je odlučujuća temperatura zraka. Pri lahkom fizičkom radu u običajenoj radnoj odjeći, povoljna temperatura radnog prostora bi u takvim okolnostima bila izmedu 20 °C I 26 °C, koju u slučaju težih poslova treba u odgovarajućoj mjeri sniziti.

Relativna vlažnost zraka u uvjetima niskih okolinskih temperatura, nema nikakav posebni značaj za toplinsko opterećenje, ali u trenutku kada znojenje postaje značajan činilac termoregulacije (oko 26 °C) ona postaje sve bitnija. Naime, ako je zrak potpuno zasićen vlagom, isparavanje znoja više nije moguće, pa bi u slučaju otkazivanja ovog oblika fizičke termoregulacije došlo do sloma ukupnih termoregulacijskih sposobnosti i gomilanja topline u organizmu.^[5]^[6]

Strujanje zraka utiče na konvekciju, tj. prenos topline zračnim gibanjima. Ako se tjelesna površina u vreloj okolini hladi ili suši, veći intenzitet strujanja je ugodan. Nasuprot tome, neugodno je hladenje u hladnoj okolini, odnosno strujanje vrućeg zraka u pregrijanoj radnoj mikroklimi. Zračenjem ljudsko tijelo lahko prima ili odaje toplinu, a smjer toplotnih talasa zavisi od tjelesne i okolne temperature. U nepovoljnim uvjetima izrazito povišenog ili sniženog zračnog pritiska, naročito pri povećanju vlažnosti zraka, teže se podnose i povećana toplinska opterećenja. Toplinski indeksi ili pokazatelji ukupnog toplinskog opterećenja određuju se na različite načine, a najcešće na osnovu efektivne temperature i količine izlučenog znoja.

Nelagode uzrokovane visokom relativnom vlagom

Ljudi su osjetljivi na visoke vlažnosti, jer ljudsko tijelo koristi evaporativno hlađenje, omogućeno znojenjem, kao primarni mehanizam za oslobađanje otpadne topline. Znoj isparava iz kože sporije u vlažnim uvjetima nego u sušnim. To je zato što ljudi imaju nisku brzina prijenosa topline iz organizma da bi bio ekvivalent na višim temperaturama zraka.^[7] Tijelo doživljava veće poteškoće od otpadnog toplotnog opterećenje na visokoj vlažnosti nego na nižoj, pri jednakim temperaturama. Na primjer, ako je temperatura vazduha je 24 °C (75 °F), a relativna vlažnost nula posto, onda je temperatura vazduha izgleda kao 21 °C (69 °F).^[8] If the relative humidity is 100 percent at the same air temperature, then it feels like 27 °C (80 °F).^[8] Drugim riječima, ako je temperature zraka 24 °C (75 °F), a zasićen je vodom, ljudsko tijelo se hladi sama po istoj stopi kao što bi, ako bi bilo 27 °C (80 °F) i suho.^[8] Toplini indeks i indeks vlažnosti su indeksi koji odražavaju kombiniani efekat temperature i vlage na efekt hlađenja atmosfere na ljudskom organizmu.

Nelagode uzrokovane niskom relativnom vlagom

U hladnim podnebljima, na otvorenom, temperatura uzrokuje manji kapacitet vodene pare da teče. Stoga, iako to može biti snijegu i visokoj vlažnosti u odnosu na njenu temperaturu na otvorenom, kada jednom zrak uđe u zgradu i zagrije se, njegova nova relativna vlažnost je vrlo niska, čineći zrak vrlo suhim, što izaziva nelagodu i može dovesti do pogoršanja zdravlja . (Iako je suh zrak dobar za one koji pate od nekog plućnog poremećaja.)

Suha i ispucala kože može biti posljedica suhog zraka. Niska vlažnost uzrokuje sušenje nosnica, koje postanu osjetljive na rinoviruse prehlade.^[9] Niska vlažnost je čest uzrok krvarenja iz nosa . Pri ovim simptomima, može pomoći upotreba ovlaživača u svom domu, posebno spavaćeoj sobi.^[10] U zatvorenim prostorima, relativna vlažnost treba biti iznad 30%, kako bi se smanjila vjerojatnost isušivanja nosnica.^[11]^[12]

Ljudi se mogu osjećati udobno u širokom spektru vlažnosti, 30-70%, u zavisnosti od temperature. Povećanjem relativne vlage iznad 50% u rasponu do 80% ili više, prosječno obučena osoba će osjećati ugodno.^[13]—but ideally between 50%^[14]^[15] Relativna vlažnost iznad 60% smatra se preporučljiviom. Ljudska udobnost zahtijeva relativna vlažnost u rasponu 25-60%. Vrlo niska vlažnost može stvoriti nelagodu, respiratorne problem i pogoršati alergije kod nekih osoba. Zimi je poželjno je da se relativna vlažnost održava na 30% ili više.^[16] Ekstremno niska (ispod 20%) relativna vlažnost tkođer može izazvati iritacije.^[11]

Mjerenje

Uređaj za mjerenje vlažnosti zraka, zove se higrometar (vidi sliku) . Vlažnost mješavine zrak-vodena para se određuje pomoću psihrometrijskog grafikona ako su temperature suhog (T) i vlažnog (T_w) termometra smjese poznate. Ove veličine se lahko procijenjuju pomoću uređaja psihrometar.

Postoji nekoliko empirijskih formula koje se mogu koristiti za procjenu ravnoteže pritiska I pare vodene pare kao funkcije temperature. Antoineova jednadžba je među najmanje kompleksnim, jer ima samo tri parametra (A, B i C). Ostale formule, kao što je Goff-Gratchova jednadžba i Magnus-Tetenova aproksimacija, su složenije, ali daju bolju preciznost. Formula po Bucku^[17] se najčešće susreće u literaturi i daje razumnu ravnotežu između složenosti i preciznosti:

{{e^{*}}_{w}}=(1.0007+3.46\times 10^{-6}P)\times (6.1121)e^{\left({\frac {17.502T}{240.97+T}}\right)}

gdje $T$ = temperaturasuhog termometra (°C), $P$ i= amsolutni pritisak u milibarima, a ${{e^{*}}_{w}}$ = ravnoteža pritiska pare, u milibarima. Buck je naveo da je maksimalna relativna greška manja od 0.20%, –20 °C i +50 °C, kada se koristi ovaj oblik generalizirane formule za procjenu ravnotežnog pritiska pare.

Uticaj pritiska

Relativna vlažnost sistema vazduh-voda ne zavisi samo od temperature, nego i od apsolutnog pritisak u posmatranom sistemu . Ova zavisnost se pokazuje s obzirom na sistem zrak-voda jer je istem zatvoren (tj., bez obzira na to da li ulazi ili napušta sistem). Ako je sistem u stanju A izopbarno grijan (grijanje bez promjene pritiska) onda se relativna vlažnost sistema smanjuje, jer ravnoteža pritiska pare vode raste sa porastom temperature. Ovo je prikazano u stanju B. Ako je sistem u stanju A izotermno komprimiran (komprimirani bez promjene temperature ) onda se relativna vlažnost sistema povećava, jer parcijalni pritisak vode u sistemu se povećava sa smanjenjem volumena. Ovo je prikazano u državi stanju C. Iznad 202,64 kPa, relativna vlažnost bi premašila 100% i voda se može početi kondenzirati. Ako se pritisak stanju A promijenio jednostavnim dodavanjem više suhog zraks, bez promjene volumena, relativna vlažnost se ne bi promijenila.

Dakle, promjene u relativnoj vlažnosti mogu se objasniti promjenama u temperature I volumena sistema ili promjena u oba ova sistemska svojstva.

Faktor povećanja

Faktor povećanja $\left(f_{w}\right)$ je definiran kao odnos zasićenog pritiska vodene pare u vlažnom zraku $\left(e'_{w}\right)$ do zasićene pare čisre vode:

f_{W}={\frac {e'_{w}}{e_{w}^{*}}}

Faktor povećanja je jednak jedinstvu za idealan sistem plina. Međutim, u realnim sistemima, efekte interakcije između molekula plina izazivaju malo povećanje ravnotežnog pritiska pare vode u zraku, u odnosu na ravnotežu čiste vodene pare. Dakle, faktor povećanja je obično nešto veći nego jedinstvo realnih sistema. Faktor pvećanja se obično koristi za ispravljanje ravnotežmog pritiska isparenja vodene pare kod empirijskih odnosa, kao što su oni koje su razvili Wexler, Goff i Gratch, a koji se koriste se za procjenu svojstava psihometrijskih sistema.

Buck je objavio da se na nivou mora, pritisak vodene pare, u zasićenom vlažnom zraku povećava za oko 0,5%, u odnosu na ravnotežni pritisak pare čiste vode.^[18]

Povezani koncepti

Pojam relativna vlažnost je rezerviran za sisteme vodene pare u zraku. Izraz u odnosu na zasićenj se koristi za opisivanje analognih svojstava za sisteme koji se sastoji od kondenzovanih faza, osim vode u ne-kondenzibilnim fazama, osim zraka.^[19]^[20]

Također pogledajte

Reference

^ http://www.atmos.umd.edu/~stevenb/vapor/ Water Vapor Myths: A Brief Tutorial.
^ cite book|author=Perry, R.H.,Green, D.W, Perry's|title= Chemical Engineers' Handbook, (7th Edition), McGraw-Hill, ISBN 0-07-049841-5}}
^ ^a ^b Lide, David (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85 izd.). CRC Press. str. 15–25. ISBN 0-8493-0485-7.
^ Perry, R.H. and Green, D.W, Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition), McGraw-Hill, ISBN 0-07-049841-5 , Eqn 12-7
^ Hadžiselimović R., Maslić E. (1996). Biologija 1. Sarajevo: Federecija Bosne i Hercegovine – Ministarstvo obrazovanja, nauke, kulture i sporta.
^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2002). Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-222-6.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^ "Curious", Astro (Q&A), Cornell, arhivirano s originala, 12. 10. 2009, pristupljeno 19. 7. 2016
^ ^a ^b ^c "What is relative humidity and how does it affect how I feel outside?", Science (Q&A), How stuff works
^ https://www.urmc.rochester.edu/Encyclopedia/Content.aspx?ContentTypeID=85&ContentID=P00620 University of Rochester Medical Center | What causes the common cold? | Health Encyclopedia
^ http://www.webmd.com/first-aid/tc/nosebleeds-prevention Nosebleeds - Prevention | WebMD Medical Reference
^ ^a ^b Arundel, AV; Sterling, EM; Biggin, JH; Sterling, TD (1986). "Indirect health effects of relative humidity in indoor environments". Environ. Health Perspect. 65: 351–61. doi:10.1289/ehp.8665351. PMC 1474709. PMID 3709462.
^ http://www.dhhs.nh.gov/dphs/holu/documents/hom-airindoor.pdf INDOOR AIR QUALITY | NH DHHS, Division of Public Health Services | NH Department of Environmental Services
^ Gilmore, CP (septembar 1972). "More Comfort for Your Heating Dollar". Popular Science: 99.
^ "Winter Indoor Comfort and Relative Humidity.", Information please (database), Pearson, 2007
^ "Recommended relative humidity level", The engineering toolbox, pristupljeno 1. 5. 2013
^ http://www.doh.wa.gov/portals/1/Documents/Pubs/333-044.pdf School Indoor Air Quality | Best Management Practices Manual | November 2003 | Office | Office of Environmental Health and Safety | Indoor Air Quality Program DOH 333-044 November 2003 | Washington State Department of Health
^ "Arhivirana kopija" (PDF). Arhivirano s originala (PDF), 4. 3. 2016. Pristupljeno 19. 7. 2016.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)
^ Buck, Arden L. (1981). "New Equations for Computing Vapor Pressure and Enhancement Factor". Journal of Applied Meteorology. 20: 1529.
^ "Arhivirana kopija". Arhivirano s originala, 8. 5. 2006. Pristupljeno 19. 7. 2016.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)
^ http://blowers.chee.arizona.edu/201project/GLsys.interrelatn.pg1.HTML Arhivirano 8. 5. 2006. na Wayback Machine.

Dopunska literatura

Himmelblau, David M. (1989). Basic Principles And Calculations In Chemical Engineering. Prentice Hall. ISBN 0-13-066572-X.
Perry, R.H.; Green, D.W (1997). Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049841-5. Nepoznati parametar |lastauthoramp= zanemaren (prijedlog zamjene: |name-list-style=) (pomoć)

Vanjski linkovi

Glossary definition of psychrometric tables - National Snow and Ice Data Center
Bad Clouds FAQ, PSU.edu
Simulation of the indoors/outdoors change relationship Arhivirano 1. 3. 2012. na Wayback Machine

[1] ttp://www.atmos.umd.edu/~stevenb/vapor/ Water Vapor Myths: A Brief Tutorial.

[<"Perry"-2] te book|author=Perry, R.H.,Green, D.W, Perry's|title= Chemical Engineers' Handbook, (7th Edition), McGraw-Hill, ISBN 0-07-049841-5}}

[Lide_2005_https://archive.org/details/crchandbookofche81lide/page/15_15–25-3] Lide, David (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85 izd.). CRC Press. str. 15–25. ISBN 0-8493-0485-7.

[Perry-4] Perry, R.H. and Green, D.W, Perry's Chemical Engineers' Handbook (7th Edition), McGraw-Hill, ISBN 0-07-049841-5 , Eqn 12-7

[Hadži-Masl-5] Hadžiselimović R., Maslić E. (1996). Biologija 1. Sarajevo: Federecija Bosne i Hercegovine – Ministarstvo obrazovanja, nauke, kulture i sporta.

[Međedović-6] Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2002). Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo. ISBN 9958-10-222-6.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)

[7] "Curious", Astro (Q&A), Cornell, arhivirano s originala, 12. 10. 2009, pristupljeno 19. 7. 2016

[hswref-8] "What is relative humidity and how does it affect how I feel outside?", Science (Q&A), How stuff works

[9] ttps://www.urmc.rochester.edu/Encyclopedia/Content.aspx?ContentTypeID=85&ContentID=P00620 University of Rochester Medical Center | What causes the common cold? | Health Encyclopedia

[10] ttp://www.webmd.com/first-aid/tc/nosebleeds-prevention Nosebleeds - Prevention | WebMD Medical Reference

[cite_journal_|_pmc_=_1474709-11] Arundel, AV; Sterling, EM; Biggin, JH; Sterling, TD (1986). "Indirect health effects of relative humidity in indoor environments". Environ. Health Perspect. 65: 351–61. doi:10.1289/ehp.8665351. PMC 1474709. PMID 3709462.

[12] ttp://www.dhhs.nh.gov/dphs/holu/documents/hom-airindoor.pdf INDOOR AIR QUALITY | NH DHHS, Division of Public Health Services | NH Department of Environmental Services

[13] Gilmore, CP (septembar 1972). "More Comfort for Your Heating Dollar". Popular Science: 99.

[14] "Winter Indoor Comfort and Relative Humidity.", Information please (database), Pearson, 2007

[15] "Recommended relative humidity level", The engineering toolbox, pristupljeno 1. 5. 2013

[16] ttp://www.doh.wa.gov/portals/1/Documents/Pubs/333-044.pdf School Indoor Air Quality | Best Management Practices Manual | November 2003 | Office | Office of Environmental Health and Safety | Indoor Air Quality Program DOH 333-044 November 2003 | Washington State Department of Health

[17] "Arhivirana kopija" (PDF). Arhivirano s originala (PDF), 4. 3. 2016. Pristupljeno 19. 7. 2016.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)

[Buck-18] Buck, Arden L. (1981). "New Equations for Computing Vapor Pressure and Enhancement Factor". Journal of Applied Meteorology. 20: 1529.

[19] "Arhivirana kopija". Arhivirano s originala, 8. 5. 2006. Pristupljeno 19. 7. 2016.CS1 održavanje: arhivirana kopija u naslovu (link)

[20] ttp://blowers.chee.arizona.edu/201project/GLsys.interrelatn.pg1.HTML Arhivirano 8. 5. 2006. na Wayback Machine.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]