Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. С технической точки зрения смесь этих газов (без водяного пара) допустимо называть "сухой воздух", а атмосферный воздух представлять как смесь сухого воздуха и водяного пара. Количество водяного пара, содержащееся в воздухе, может быть выражено различными способами. В частности, количество влаги можно выразить через:
упругость, или парциальное давление паров воды;
* абсолютную влажность;
• относительную влажность, или гигрометрический показатель. Давление атмосферного воздуха (Р6) представляет собой сумму
парциальных давлений сухого воздуха Рс и водяного пара Ра (закон Дальтона):
Р6=РС+Р„
Парциальное давление измеряется в Паскалях или миллибарах, 1 мбар - 100 Па.
Если газы могут смешиваться в любых количествах, то воздух может вместить лишь определенное количество водяных паров, потому что парциальное давление паров воды Рп в смеси не может быть больше парциального давления насыщения Рн этих паров при данной температуре. Существование предельного парциального давления насыщения проявляется в том, что все избыточные пары воды сверх этого количества будут конденсироваться. При этом влага может выпадать в виде капель воды, кристаллов льда, тумана или изморози. Наименьшее содержание влаги в воздухе может быть доведено до нуля (при низких температурах), а наибольшее ~ примерно 3 % по массе или 4 % по объему.
Абсолютная влажность — количество пара (кг), содержащееся в одном кубическом метре влажного воздуха:
М Р L RT
где М„ — масса пара, кг;
L — объем влажного воздуха, мэ;
Рп — парциальное давление паров воды, мбар;
Т— абсолютная температура влажного воздуха, К;
R — газовая постоянная пара, Дж/(кг - К) (газовая постоянная R равна разности значений удельной теплоемкости пара при постоянном давлении и удельной теплоемкости пара при постоянном объеме). Газовая постоянная любого газа равна:
8314
где Мм — молекулярная масса газа.
Так, молекулярная масса азота (N) равна 12; кислорода (О) — 16; водорода (Н) — 1; воды (Н20) — 18; сухого воздуха — 28,9; влажного воздуха — 18.
Физический смысл газовой постоянной — работа расширения 1 кг идеального газа при повышении его температуры на 1 К и постоянном давлении.
Газовая постоянная сухого воздуха равна 288 ДжДкг • К), водяного пара — 462 ДжДкг • К).