Воздух называют насыщенным или ненасыщенным в зависимости от его способности удерживать влагу в виде водяных паров при данной температуре и давлении. Понимание этих понятий важно для физики атмосферы, метеорологии и в некоторых практических областях, таких как климатология и даже в жизни человека.
1. Насыщенный воздух
Насыщенный воздух — это воздух, в котором количество водяного пара максимально для данной температуры и давления. То есть, в нем содержится максимально возможное количество водяного пара, при котором он еще может оставаться в газообразном состоянии, не переходя в жидкую фазу (конденсацию).
Температура насыщения: для каждого значения температуры существует определённая величина содержания водяного пара, при которой воздух считается насыщенным. Это количество пара называется максимальной влажностью для данной температуры.
Отношение к точке росы: насыщенный воздух — это тот, в котором температура точки росы совпадает с текущей температурой воздуха. Точка росы — это температура, при которой воздух начинает конденсировать водяной пар в жидкую фазу (росу, туман и т. д.).
Пример: если температура воздуха 25°C, и содержание водяного пара составляет, например, 23 г/м³, то этот воздух можно назвать насыщенным. Если температура понизится до 20°C, то некоторое количество водяного пара конденсируется в жидкость (появится конденсат, например, на стекле).
2. Ненасыщенный воздух
Ненасыщенный воздух — это воздух, в котором содержится меньше водяного пара, чем его максимальное количество для данной температуры. В этом воздухе есть «место» для того, чтобы водяной пар продолжал поступать в атмосферу, не конденсируясь. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем суше он.
Отношение к точке росы: температура точки росы в ненасыщенном воздухе будет ниже температуры воздуха. Это значит, что при понижении температуры водяной пар не будет конденсироваться, так как до точки росы еще далеко.
Пример: если воздух имеет температуру 30°C, но содержание водяного пара составляет 15 г/м³ (в то время как максимально возможное содержание для этой температуры — 30 г/м³), то воздух будет ненасыщенным, и в нем еще есть место для того, чтобы поглощать дополнительный пар.
3. Как это влияет на атмосферные явления?
Конденсация: когда воздух насыщен, его способность удерживать водяной пар исчерпана. Если температура падает, начинается конденсация водяного пара. Это может привести к образованию облаков, тумана, дождя и другим явлениям.
Испарение: когда воздух ненасыщен, водяной пар может испаряться из водоемов, почвы или растений. Это происходит до тех пор, пока не наступит насыщение воздуха, т.е. пока количество водяного пара не достигнет максимума для текущей температуры.
4. Влажность воздуха
Относительная влажность воздуха — это отношение текущего содержания водяного пара в воздухе к максимально возможному содержанию (при данной температуре), выраженное в процентах.
Если относительная влажность составляет 100%, это означает, что воздух насыщен. Это состояние называют состоянием насыщения.
Если относительная влажность меньше 100%, то воздух считается ненасыщенным.
Формула для вычисления относительной влажности:
Относительная влажность=Текущее содержание водяного параМаксимально возможное содержание водяного пара при данной температуре×100%text{Относительная влажность} = frac{text{Текущее содержание водяного пара}}{text{Максимально возможное содержание водяного пара при данной температуре}} times 100%
5. Практическое значение
Влажность и комфорт: для человека важно поддерживать оптимальную влажность в помещениях. Влажность ниже 40% считается слишком низкой (воздух становится сухим), а влажность выше 60% может быть неприятной и даже привести к образованию плесени.
Метеорология: насыщение воздуха водяным паром влияет на формирование облаков, дождя и других атмосферных явлений. Например, в условиях повышенной влажности (при близкой к 100% относительной влажности) образуются облака и часто идут дожди.
6. Точка росы
Точка росы — это температура, при которой воздух становится насыщенным, и водяной пар начинает конденсироваться. В условиях, когда температура воздуха близка к точке росы, можно ожидать появление конденсата, тумана или росы.
Заключение
Насыщенный воздух — это воздух, в котором водяного пара столько, сколько возможно для данной температуры, и его дальнейшее увеличение ведет к конденсации.
Ненасыщенный воздух — это воздух, в котором водяного пара меньше, чем его максимально возможное количество для данной температуры, и в нем есть место для того, чтобы поглотить дополнительную влагу.
Насыщенность воздуха водяным паром играет важную роль в ряде природных процессов и явлений, таких как погода, климат и физиология живых существ.
