Что легче сухой воздух или влажный воздух
Что легче – влажный воздух или сухой?
Один из самых распространенных вопросов из курса термодинамики – какой воздух легче, влажный или сухой. Вода, очевидно, тяжелее воздуха, но почему тогда влажный воздух легче сухого?
Ответ кроется в агрегатном состоянии воды. Вода в жидком состоянии тяжелее воздуха. Плотность воды в нормальном состоянии составляет около 1000кг/м3, а плотность воздуха – около 1,2кг/м3, следовательно, один и тот же объём воды при том же давлении в 830 раз тяжелее воздуха.
Однако в газообразном состоянии положение дел меняется. Водяной пар легче воздуха. Плотность водяного пара составляет всего 0,72кг/м3, что почти в 1,7 раза легче воздуха. Этот же вывод вытекает из соотношения молярных масс молекул воды и воздуха. Молярная масса воды (H2O) составляет 18г/моль, а воздуха (в среднем, 25% кислорода (O2) с молярной массой 32г/моль и 75% азота (N2) с молярной массой 28г/моль) – 29г/моль.
Влажный воздух представляет собой смесь газов – сухого воздуха и водяного пара. Учитывая, что плотность сухого воздуха составляет 1,2кг/м3, а плотность водяного пара – 0,72 кг/м3, становится очевидным, что влажный воздух легче сухого.
В системах вентиляции этот факт играет большую роль. Именно по причине того, что влажный воздух легче сухого, вытяжку из помещений, где находятся люди, предпочтительно делать в верхней зоне помещения (то есть, под потолком).
Влага, которую выделяет человек посредством дыхания и потоотделения, испаряется воздухом, увлажняя его. Отработанный влажный воздух сосредотачивается в верхней зоне. Следовательно, вытяжка отработанного воздуха должна происходить из верхней зоны.
Этот же фактор учитывается при вентиляции бассейнов. Зеркало воды постепенно испаряется, и влажный воздух скапливается под потолком (под крышей) бассейна. Именно из верхней зоны бассейна и осуществляется вытяжка воздуха.
Теплый и сухой или влажный – какой воздух лучше? Идеальная влажность воздуха
Возможно, уровень влажности воздуха – это не то, о чем вы думаете, когда речь идет о здоровье, но этот фактор, безусловно, влияет на общее самочувствие.
Ч то же лучше – сухой и теплый или влажный воздух? На самом деле, ни то, ни другое, поскольку любая крайность вредна для здоровья. Кроме того, всё зависит от вашего физического состояния и наличия либо отсутствия тех или иных заболеваний.
Например, люди с ХОБЛ (хронической обструктивной болезнью легких) и астмой могут испытывать трудности с дыханием при высокой влажности. Высокая влажность в помещении может увеличить количество распространенных загрязнителей воздуха: в частности, пылевых клещей, бактерий и вирусов, а также стать причиной образования плесени, которая вызывает раздражение горла и легких в дополнение к ухудшению симптомов астмы.
Низкая влажность воздуха – чем опасна?
Однако низкая влажность также может вызывать проблемы. Часто из-за низких температур и использования нагревателей в зимние месяцы воздух становится сухим с низкой влажностью, что может вызвать сухость кожи, зуд в глазах и раздражение пазух. При длительном воздействии он может вызывать сухость и воспаление слизистой оболочки дыхательной системы, что часто повышает риск заражения гриппом, простудой и другими инфекциями. Некоторые вирусы могут дольше выживать в условиях низкой влажности, что еще больше увеличивает риск инфекций. Исследование, проведенное в 2009 году в Принстонском университете (США), показало, что вирусы гриппа не только дольше живут, но и легче распространяются в условиях низкой влажности.
Известно, что низкая влажность увеличивает испарение слез, что может нарушить баланс влаги, необходимый для здоровой поверхности глаз. Это приводит к сухости и раздражению глаз. В сочетании с низкими температурами это может вызвать повреждение кожи и сделать ее сухой и чешуйчатой. Такое состояние иногда называется зимним зудом. Если кожа становится настолько сухой, что начинает трескаться, это также увеличивает риск заболеваний, поскольку облегчает проникновение потенциально опасных патогенов.
Несмотря на все это, доктор Джозеф Меркола, известный врач-остеопат и сторонник альтернативной медицины, говорит, что высокая влажность так же опасна, как и низкая, и, возможно, даже в большей степени – из-за плесени. Плесень может вызвать или усугубить респираторные проблемы, а также кожную сыпь, желудочно-кишечные и другие заболевания.
Какова идеальная влажность воздуха?
Считается, что идеальная влажность составляет от 40 до 60%, так как большинство видов грибов не могут расти, если относительная влажность не превышает 60%. Более высокая влажность способствует распространению плесени, пылевых клещей и грибков, особенно вредных для аллергиков и астматиков. Влажность ниже 35-40% может быть столь же опасной, поскольку приводит к серьезным проблемам со здоровьем.
Исследования показали, что большинство неблагоприятных последствий для здоровья, вызванных относительной влажностью, можно свести к минимуму, поддерживая уровень влажности в помещении в пределах 40-60%.
Если воздух в вашем доме слишком сухой, вы можете использовать испаритель или увлажнитель, но следует быть осторожным, чтобы не сделать его слишком влажным. Используйте гигрометр для измерения влажности в воздухе, чтобы правильно применять увлажнитель. Если воздух слишком влажный, решить проблему могут помочь осушители или кондиционеры.
Как меняется плотность воздуха в зависимости от влажности: формулы, графики, таблицы
Плотность воздуха зависит от температуры, давления, высоты над уровнем моря, но зависимость от влажности, пожалуй, является математически наиболее сложной. При повышении влажности плотность воздуха снижается. Но расчет замысловат: надо по отдельности рассматривать 2 компоненты влажного воздуха – сухой воздух и водяной пар.
Почему влажный воздух легче сухого
Вода в 1000 раз тяжелее воздуха. В связи с этим часто возникает вопрос, почему влажный воздух легче сухого, если он, по сути, представляет собой смесь воздуха и воды?
Но дело в том, что во влажном воздухе содержится не вода, а водяной пар – газообразное состояние воды. А плотность водяного пара ниже, чем обычного воздуха.
То, что влажный воздух легче сухого, легко доказывается с помощью химии. Дело в том, что молярная масса воды (H₂O, 18 г/моль) меньше молярной массы воздуха (75% N₂ + 25% O₂, 29 г/моль). Поэтому чем выше влажность воздуха, тем меньше его плотность.
Формула плотности воздуха при различной влажности
Формула плотности выглядит следующим образом:
ρ = pСУХ · MСУХ / (R · T) + pВП · MВП / (R · T), где
Сложность может возникнуть при определении парциальных давлений. Их можно найти следующим образом:
Если известна влажность воздуха, то можно найти и влагосодержание d (г/кг). Зная его, парциальное давление водяного пара находится по следующей формуле:
рВП = d · p0 / (622 + d), где
Далее находим парциальное давление сухого воздуха:
pСУХ = p0 – рВП
Онлайн-калькулятор
Наш калькулятор позволяет точно рассчитать плотность влажного воздуха в зависимости от его относительной влажности и температуры. После указания параметров ссылку на расчет можно сохранить. Для этого нужно кликнуть по кнопке «Копировать» в нижней части калькулятора.
