Jak wiadomo, w powietrzu zawsze znajduje się pewna ilość pary wodnej, która jest jednym z głównych składników ziemskiej atmosfery. Dzięki jej obecności w naszym kraju tworzą się chmury, spadają opady i rozwijają się pewne warunki klimatyczne. Istnieje szereg cech wilgotności, dzięki którym można ilościowo opisać stan atmosfery i wilgotność powietrza w określonych warunkach.
Pomiaru wilgotności powietrza
Wśród nich są: wilgotność względna i bezwzględna, elastyczność pary wodnej, ciśnienie cząstkowe, stosunek zmieszania i punkt ros (inaczej temperatura punktu rosy). To właśnie punkt rosy jest najważniejszym i najczęściej używanym parametrem zarówno w nauce, jak i w różnych dziedzinach ludzkiego życia. Wpływa na stopień komfortu, jest uwzględniany w prognozach pogody, przy badaniu wilgotności względnej powietrza. Pomaga również w budownictwie zmniejszyć koszty energii cieplnej z punktu widzenia izolacji cieplnej.
Co to jest punkt rosy
Czym jest punkt rosy? Zgodnie z definicją słownika meteorologicznego punkt rosy to temperatura, do której konieczne jest schłodzenie powietrza, aby zawarta w nim para wodna osiągnęła stan nasycenia przy stałym ciśnieniu. Mówiąc prościej, oznacza to, że po osiągnięciu punktu rosy para wodna zaczyna się skraplać, to znaczy przechodzi ze stanu gazowego do stanu ciekłego. Najbardziej uderzającym przykładem na proces skraplania pary wodnej jest pojawienie się kropli rosy na trawie w zimny letni poranek, spowodowanych ochłodzeniem najcieńszej powierzchniowej warstwy powietrza. Z tego powodu ta cecha nazywana jest punktem rosy.
Prognoza pogody
Kiedy dowiadujemy się o pogodzie, prawie zawsze zwracamy uwagę na wilgotność jakie ma powietrze. . Wilgotność względna mierzy, ile pary wodnej znajduje się w powietrzu przy danym ciśnieniu i temperaturze. Może wynosić od 0,1 do 100%. W normalnych warunkach w pobliżu powierzchni ziemi wilgotność wzrasta wraz ze spadkiem temperatury. Gdy osiągnie 100% oznacza to, że powietrze zawiera maksymalną możliwą ilość pary i zaczyna się skraplać (czyli para wodna osiągnęła stan nasycenia).
Sprawdzamy temperaturę punktu rosy
W takim przypadku temperatura punktu rosy będzie równa temperaturze powietrza, ale nigdy nie może być od niej wyższy. Im niższa wilgotność względna (czyli suchsze powietrze), tym większa będzie różnica między punktem rosy a rzeczywistą temperaturą. Jak określamy temperaturę punktu rosy i jak działa obniżenie temperatury punktu rosy?
Poziom temperatury punktu rosy w różnych miejscach
Na przykład latem w pustynnych regionach Afryki Północnej i Bliskiego Wschodu wilgotność względna może spaść do 1 – 2%. W takim przypadku, przy rzeczywistej temperaturze powietrza +48…+50 °C, temperatura punktu rosy będzie całkowicie ujemny, osiągając wartość -2…-4 °C! Aby w tej masie powietrza powstał kondensat, należy go schłodzić do temperatury poniżej 0 ° C. Jeżeli zawartość wilgoci w powietrzu pozostanie niezmieniona, a temperatura wzrośnie, to wilgotność względna zmniejszy się, ale punkt rosy pozostanie stały.
Skraplanie niepożądanym zjawiskiem
Istnieje również związek między ciśnieniem atmosferycznym, wilgotnością i punktem rosy. W przypadku wzrostu ciśnienia masa pary wodnej na jednostkę objętości musi się zmniejszyć, aby temperatury punktu rosy zostały bez zmian. Rozważmy na przykład Nowy Jork o wysokości około 10 m n.p.m. i Denver, położone na wysokości 1610 m n.p.m. Ponieważ Denver jest znacznie wyższe, ciśnienie atmosferyczne będzie niższe (w końcu ciśnienie spada wykładniczo wraz z wysokością). Dlatego jeśli punkt rosy i temperatura powietrza w obu miastach są takie same, to ilość pary wodnej w Denver będzie większa.
Zastosowanie punktu rosy w meteorologii i lotnictwie
W meteorologii ważną rolę odgrywa punkt rosy. Według jego wartości klasyfikuje się masy powietrza, oblicza się szereg wskaźników niestabilności, które pomagają przewidzieć intensywność i rozwój procesów konwekcyjnych (burze, szkwały, tornada). Z natury zmiany wartości punktu rosy odnotowuje się położenie tak zwanych „suchych linii” (suchych linii) na mapach pogodowych; obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia mgieł i wysokość dolnego zachmurzenia i wiele więcej.
Często można usłyszeć o takim określeniu jak niedobór punktu rosy.. To nic innego jak różnica między rzeczywistą temperaturą a wartością punktu rosy. Na przykład w sondowaniu aerologicznym atmosfery określa się deficyt punktu rosy, który jest większy w powietrzu suchym i mniejszy w powietrzu wilgotnym, ale nigdy nie jest ujemny.
Prognozowanie temperaturą punktu rosy
W praktyce oznaczanie wartości punktu rosy odbywa się głównie metodą psychrometryczną. Jego istotą jest pomiar rzeczywistej temperatury powietrza oraz temperatury „mokrego termometru” przy danym ciśnieniu atmosferycznym. Za pomocą specjalnego knota kambrycznego zwilżony (mokry) termometr jest utrzymywany w stanie wilgotnym poprzez ciągłe zwilżanie wodą.
Odparowanie przy określonej wartości ciśnienia hydrostatycznego
Woda odparowuje z powierzchni zbiornika termometru, tym samym go schładzając. Im wyższa wilgotność powietrza, tym mniejszy deficyt punktu rosy i odwrotnie. Następnie, korzystając ze specjalnych tabel psychrometrycznych, można dokładnie określić wartość samego punktu rosy. Istnieją urządzenia do bezpośredniego określania punktu rosy, na przykład polimetr Lambrecht. Takie urządzenie zostało wynalezione w 1859 roku, aw naszych czasach zostało już zastąpione przez elektroniczne analogi z dokładniejszymi i prostszymi pomiarami.
W lotnictwie bezpieczeństwo lotu zależy bezpośrednio od punktu rosy. Dla załogi samolotu ważna jest ocena prawdopodobieństwa oblodzenia w określonej sytuacji meteorologicznej. Ponadto punkt rosy wpływa na zakres poziomy i wartość gęstości wysokości w połączeniu z ciśnieniem i temperaturą. Wysoki punkt rosy oznacza wyższą gęstość nad poziomem morza, co z kolei zmniejsza osiągi samolotu. Punkt rosy jest również bardzo ważny w niektórych śmigłowcach gaźnikowych, które ulegają oblodzeniu nawet podczas startu, ponieważ używają tylko wymaganej mocy, a nie pełnego gazu.
W ujemnych temperaturach określając temperaturę punktu rosy czasami używa się terminu „punkt szronu”. Reprezentuje temperaturę, w której para wodna zawarta w powietrzu nasyca się względem powierzchni lodu. Po jego osiągnięciu para wodna zaczyna krystalizować z pominięciem frakcji ciekłej (proces ten nazywamy osadzaniem lub desublimacją ). W naturze obserwujemy taki proces podczas powstawania szronu i szronu krystalicznego.
Wpływ punktu rosy na kondycję człowieka i jego komfort
Przyjrzyjmy się teraz, jak wartość punktu rosy wpływa na stopień komfortu człowieka. Przy wysokich temperaturach powietrza organizm ludzki wykorzystuje parowanie potu do ochłodzenia się. Ta funkcja jest bardzo skuteczna, ale nie we wszystkich przypadkach. Szybkość parowania potu zależy od tego, ile wilgoci zawiera powietrze i ile wilgoci może utrzymać przy danym ciśnieniu. Jeśli powietrze jest już nasycone wilgocią (przy 100% wilgotności względnej), pot nie będzie już parował.
Do obliczenia można skorzystać z gotowych kalkulatorów, odczytać wynik z krzywej punktu rosy. Termoregulacja organizmu spowoduje, że pocenie się utrzyma normalną temperaturę ciała, nawet jeśli tempo wydzielania potu przekroczy tempo parowania, więc w wilgotne, upalne dni można się pocić nawet bez wysiłku fizycznego. W tym przypadku, punkt rosy będzie jak najbardziej zbliżony do rzeczywistej temperatury, a zwykle jeśli jest wyższy niż +16 … +18 ° С, wówczas osoba odczuwa duszność, trudności z aktywnością fizyczną, czasami bóle głowy i inny dyskomfort.
Maksymalny zarejestrowany punkt rosy na planecie w warunkach naturalnych wynosił +35°С. Wartość ta została zarejestrowana 8 lipca 2003 r. w Dhahranie w Arabii Saudyjskiej. Rzeczywista temperatura powietrza tego dnia wynosiła +42,2°C. Biorąc pod uwagę słaby wiatr o prędkości 1 m/s, efektywna temperatura (temperatura wirtualna, jaką odczuwałaby osoba ubrana na sezon) osiągnęła +115°C! Maksymalny zarejestrowany punkt rosy na planecie w warunkach naturalnych wynosił +35°С. Wartość ta została zarejestrowana 8 lipca 2003 r. w Dhahranie w Arabii Saudyjskiej.
Rzeczywista temperatura powietrza tego dnia wynosiła +42,2°C. Biorąc pod uwagę słaby wiatr o prędkości 1 m/s, efektywna temperatura (temperatura wirtualna, którą odczuwałaby osoba ubrana w zależności od pory roku) osiągnęła +115°C! Maksymalny zarejestrowany punkt rosy na planecie w warunkach naturalnych wynosił +35°С. Wartość ta została zarejestrowana 8 lipca 2003 r. w Dhahranie w Arabii Saudyjskiej. Rzeczywista temperatura powietrza tego dnia wynosiła +42,2°C. Biorąc pod uwagę słaby wiatr o prędkości 1 m/s, efektywna temperatura (temperatura wirtualna, którą odczuwałaby osoba ubrana w zależności od pory roku) osiągnęła +115°C!
