что такое температура мокрого термометра
Измерение температуры по влажному термометру
Обернем ртутный баллон одного из термометров хлопчатобумажной тканью (рис.72.10). Показания остались прежними. Теперь напитаем ткань водой, с температурой окружающего воздуха 25 С, и увидим, что показания не изменились.
Что же произошло? Поскольку влажность воздуха в помещении составляет 50%, он начинает поглощать водяные пары. Вентилятор обдувает влажную ткань, и вода начинает интенсивно испаряться. Необходимое для испарения тепло она берет у самой себя, в результате чего температура на втором термометре снижается (рис.72.12).
Когда вода полностью испариться, ткань станет сухой и показания второго термометра снова станут прежними. Если ткань постоянно будет оставаться влажной, то показания второго термометра будут всегда меньшими, чем первого. Показания второго термометра в этом случае будет считаться температурой воздуха по влажному термометру.
Известно, что сухой воздух интенсивно поглощает водяные пары, а значит, вода интенсивнее испаряется и охлаждается (влажный термометр). Получается, что чем суше воздух, тем меньше будет температура по влажному термометру. Из этого следует, что о степени насыщения воздуха водяным паром можно исходить из разности показаний сухого и влажного термометра. Соответственно, чем выше разность, тем суше воздух.
В нашем опыте мы могли наблюдать работу измерительного прибора, который называется психрометром. Для его использования достаточно взять специальную линейку или воспользоваться диаграммой влажного воздуха.
На рис.72.13 показана диаграмма влажного воздуха. На ее наклонной шкале отображается температура влажного термометра. В точке Е температура равна 18 С. Если соединить ее с точкой В, то получим показатель относительной влажности – 50%, а также влагосодержание – 10 г на 1 кг воздуха.
Температура точки росы. Температура мокрого термометра
Пользуясь 
диаграммой, можно получить еще два очень важных параметра тепловлажностного состояния воздуха: температуру точки росы воздуха 
и температуру мокрого термометра 
.
Температурой точки росы называется та температура, до которой надо охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохранении постоянного влагосодержания.
Для получения этой температуры нужно на 
диаграмме от точки, соответствующей данному состоянию воздуха, опустится по линии 
до пересечения с линией 
. Проходящая через точку пересечения линия 
будет соответствовать значению 
.
Температура мокрого термометра – это такая температура, которую принимает влажный воздух при достижении насыщенного состояния и сохранении постоянной энтальпии воздуха, равной начальной, т. е. это предельная температура адиабатического охлаждения.
Определение воздухообменов с помощью i-d- диаграммы
Если необходимо определить воздухообмен в помещении, необходимый для ассимиляции тепло- и влагоизбытков, сделать это можно с помощью диаграммы, построив на ней луч процесса в помещении и определив параметры приточного и удаляемого воздуха.
Воздух в помещении поглощает одновременно теплоту и влагу, т.е. нагревается и увлажняется), 
>0.
Количество воздуха, необходимое для ассимиляции теплоизбытков GQ, кг/ч, определяется по формуле
или 
,
где Qизб – количество избыточной теплоты, Вт;
с – удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/ (кг 0 С);
Количество воздуха, необходимое для ассимиляции влаги, поступающей в помещение, определяется по формуле
,
где W – количество поступающей в помещение влаги, кг/ч.
Даже приспособленные к жаре люди не могут заниматься обычными видами деятельности на открытом воздухе при температуре выше 32 ° C (90 ° F) по влажному термометру, что эквивалентно тепловому индексу 55 ° C (130 ° F). Теоретический предел выживания человека в течение более нескольких часов в тени, даже при неограниченном количестве воды, составляет 35 ° C (95 ° F), что теоретически эквивалентно тепловому индексу 70 ° C (160 ° F), хотя жара индекс не заходит так высоко.
СОДЕРЖАНИЕ
Интуиция
Если термометр обернуть смоченной водой тканью, он будет вести себя иначе. Чем суше и менее влажный воздух, тем быстрее испаряется вода. Чем быстрее испаряется вода, тем ниже будет температура термометра по отношению к температуре воздуха.
Это одна из причин видимой температуры у людей. Чем суше воздух, тем больше влаги он может удерживать сверх того, что уже находится в нем, и тем легче испаряется лишняя вода. В результате пот быстрее испаряется в более сухом воздухе, быстрее охлаждая кожу. Если относительная влажность составляет 100%, вода не может испаряться, а охлаждение потоотделением или испарением невозможно.
Когда относительная влажность составляет 100%, термометр с мокрым термометром больше не может охлаждаться за счет испарения, поэтому он будет показывать то же самое, что и термометр без упаковки.
Общий
Охлаждение человеческого тела через потоотделение затруднено, поскольку относительная влажность окружающего воздуха летом увеличивается. Зимой могут работать и другие механизмы, если справедливо понятие «влажный» или «влажный холод».
Более низкие температуры по влажному термометру, которые соответствуют более сухому воздуху летом, могут привести к экономии энергии в зданиях с кондиционированием воздуха за счет:
Термодинамическая температура по влажному термометру
Метеорологи и другие специалисты могут использовать термин «изобарическая температура по влажному термометру» для обозначения «термодинамической температуры по влажному термометру». Ее также называют «температурой адиабатического насыщения», хотя метеорологи также используют «температуру адиабатического насыщения» для обозначения «температуры на уровне насыщения», т. Е. Температуры, которой будет достигнута посылка, если она адиабатически расширилась до насыщения.
Показания температуры влажного термометра
Настоящий термометр по влажному термометру показывает температуру, которая немного отличается от термодинамической температуры по влажному термометру, но они очень близки по величине. Это происходит по совпадению: для системы вода-воздух психрометрическое соотношение (см. Ниже) оказывается близким к 1, хотя для систем, отличных от воздуха и воды, они могут быть не такими близкими.
Чтобы понять, почему это так, сначала рассмотрим расчет термодинамической температуры по влажному термометру.
В этом случае поток ненасыщенного воздуха охлаждается. Тепло от охлаждения этого воздуха используется для испарения некоторого количества воды, что увеличивает влажность воздуха. В какой-то момент воздух насыщается водяным паром (и охлаждается до термодинамической температуры по влажному термометру). В этом случае мы можем записать следующий баланс энергии на массу сухого воздуха:
В случае термометра по мокрому термометру представьте себе каплю воды с обдувом ненасыщенным воздухом. Пока давление водяного пара в капле (функция ее температуры) больше, чем парциальное давление водяного пара в воздушном потоке, происходит испарение. Первоначально тепло, необходимое для испарения, будет исходить от самой капли, поскольку наиболее быстро движущиеся молекулы воды, скорее всего, покинут поверхность капли, поэтому оставшиеся молекулы воды будут иметь более низкую среднюю скорость и, следовательно, более низкую температуру. Если бы это было единственное, что произошло бы, и воздух начал бы полностью высыхать, если бы воздух дул достаточно быстро, его парциальное давление водяного пара оставалось бы постоянно нулевым, и капля стала бы бесконечно холодной.
Вместо этого, когда капля начинает охлаждаться, она становится холоднее воздуха, поэтому начинает происходить конвективный перенос тепла от воздуха к капле. Кроме того, скорость испарения зависит от разницы в концентрации водяного пара между поверхностью раздела капля-поток и удаленным потоком (то есть «исходным» потоком, на который капля не влияет) и от коэффициента конвективного массопереноса, который является функцией от компоненты смеси (т.е. вода и воздух).
По прошествии определенного периода достигается равновесие: капля остывает до точки, при которой скорость тепла, уносимого при испарении, равна теплу, полученному за счет конвекции. На данный момент справедлив следующий баланс энергии на площадь интерфейса:
Обратите внимание, что:
Давайте перефразируем это уравнение на:
Теперь давайте вернемся к нашему первоначальному эксперименту с «термодинамическим мокрым шариком», Эксперименту 1. Если поток воздуха одинаков в обоих экспериментах (т. Е. И одинаковы), то мы можем приравнять правые части обоих уравнений: H 0 <\displaystyle H_<0>> T 0 <\displaystyle T_<0>>
Экспериментально показания термометра по мокрому термометру наиболее близки к термодинамической температуре по мокрому термометру, если:
На практике значение, сообщаемое термометром по влажному термометру, немного отличается от термодинамической температуры по влажному термометру, потому что:
Термометр с влажным термометром также можно использовать на открытом воздухе при солнечном свете в сочетании с глобусным термометром (который измеряет падающую лучистую температуру ) для расчета температуры шара по влажному термометру (WBGT).
Адиабатическая температура по влажному термометру
Этот термин, как он определен в этой статье, может быть наиболее распространенным в метеорологии.
Поскольку значение, называемое «термодинамической температурой по влажному термометру», также достигается посредством адиабатического процесса, некоторые инженеры и другие могут использовать термин «адиабатическая температура по влажному термометру» для обозначения «термодинамической температуры по влажному термометру». Как упоминалось выше, метеорологи и другие специалисты могут использовать термин «изобарическая температура по влажному термометру» для обозначения «термодинамической температуры по влажному термометру».
Депрессия влажного термометра
Депрессия влажному термометру разница между температурой по сухому термометру и температуры по влажному термометру. При 100% влажности температуры по сухому и влажному термометрам идентичны, поэтому депрессия по влажному термометру в таких условиях равна нулю.
Температура и здоровье по влажному термометру
Исследование 2015 года пришло к выводу, что в зависимости от степени будущего глобального потепления некоторые части мира могут стать непригодными для проживания из-за смертельных температур по влажному термометру. В исследовании 2020 года сообщалось о случаях, когда температура по влажному термометру уже была 35 ° C (95 ° F), хотя и слишком быстро и в слишком маленьком месте, чтобы вызвать смертельные случаи.
В 2018 году Южная Каролина ввела новые правила для защиты школьников от чрезвычайных ситуаций, связанных с жарой, во время активного отдыха. Существуют особые правила и ограничения для температуры по влажному термометру от 82,0 ° F (27,8 ° C) до 92,0 ° F (33,3 ° C); температура по влажному термометру 92,1 ° F (33,4 ° C) или выше требует отмены всех видов деятельности на открытом воздухе.
Жара с повышенной влажностью
Самые высокие зарегистрированные температуры по влажному термометру
В следующих местах зафиксирована температура по влажному термометру 34 ° C (93 ° F) или выше. Метеостанции обычно находятся в аэропортах, поэтому в других местах города могут быть более высокие значения.
Глобальное потепление
Результаты исследования показывают, что ограничение глобального потепления до 1,5 ° C не позволит большинству тропиков достичь температуры по влажному термометру физиологического предела человека 35 ° C.
Температура влажного термометра
Содержание
Интуиция [ править ]
Рассмотрим термометр, завернутый в ткань, смоченную водой. Чем суше и менее влажный воздух, тем быстрее испаряется вода. Чем быстрее испаряется вода, тем ниже будет температура термометра по отношению к температуре воздуха.
Вот почему в сухом воздухе нам прохладнее. Чем суше воздух, тем больше влаги он может удерживать сверх того, что уже находится в нем, и тем легче испаряется лишняя вода. В результате пот быстрее испаряется в более сухом воздухе и быстрее охлаждает кожу. Но при относительной влажности 100% вода не может испаряться, а охлаждение потоотделением или испарением невозможно.
Когда относительная влажность составляет 100%, термометр с влажным термометром также не может охлаждаться испарением, поэтому он будет показывать то же, что и неупакованный термометр.
Общие [ править ]
Охлаждение человеческого тела через потоотделение затруднено, поскольку относительная влажность окружающего воздуха летом увеличивается. Зимой могут работать и другие механизмы, если справедливо понятие «влажный» или «влажный холод».
Более низкие температуры по влажному термометру, которые соответствуют более сухому воздуху летом, могут привести к экономии энергии в зданиях с кондиционированием воздуха за счет:
Термодинамическая температура по влажному термометру [ править ]
Метеорологи и другие специалисты могут использовать термин «изобарическая температура по влажному термометру» для обозначения «термодинамической температуры по влажному термометру». Ее также называют «температурой адиабатического насыщения», хотя метеорологи также используют «температуру адиабатического насыщения» для обозначения «температуры на уровне насыщения», т. Е. Температуры, которой может достичь посылка, если она адиабатически расширяется до насыщения. [4]
Показания температуры влажного термометра [ править ]
Настоящий термометр по влажному термометру показывает температуру, которая немного отличается от термодинамической температуры по влажному термометру, но они очень близки по величине. Это происходит по совпадению: для системы вода-воздух психрометрическое соотношение (см. Ниже) оказывается близким к 1, хотя для систем, отличных от воздуха и воды, они могут быть не такими близкими.
Чтобы понять, почему это так, сначала рассмотрим расчет термодинамической температуры по влажному термометру.
В этом случае охлаждается поток ненасыщенного воздуха. Тепло от охлаждения этого воздуха используется для испарения некоторого количества воды, что увеличивает влажность воздуха. В какой-то момент воздух насыщается водяным паром (и охлаждается до термодинамической температуры по влажному термометру). В этом случае мы можем записать следующий баланс энергии на массу сухого воздуха:
В случае термометра по мокрому термометру представьте себе каплю воды с обдувом ненасыщенным воздухом. Пока давление водяного пара в капле (функция его температуры) больше парциального давления водяного пара в воздушном потоке, происходит испарение. Первоначально тепло, необходимое для испарения, будет исходить от самой капли, поскольку наиболее быстро движущиеся молекулы воды, скорее всего, покинут поверхность капли, поэтому оставшиеся молекулы воды будут иметь более низкую среднюю скорость и, следовательно, более низкую температуру. Если бы это было единственное, что произошло бы, и воздух начал бы высыхать до костей, если бы воздух дул достаточно быстро, его парциальное давление водяного пара оставалось бы постоянно нулевым, и капля стала бы бесконечно холодной. [цитата необходима ]
Ясно, что этого не происходит. Оказывается, когда капля начинает охлаждаться, она становится холоднее воздуха, поэтому конвективный теплообмен начинает происходить от воздуха к капле. Также имейте в виду, что скорость испарения зависит от разницы в концентрации водяного пара между поверхностью раздела капля-поток и удаленным потоком (т. Е. «Исходным» потоком, на который капля не влияет) и от коэффициента конвективного массопереноса, который является функция компонентов смеси (т.е. воды и воздуха).
По прошествии определенного периода достигается равновесие: капля остывает до точки, в которой скорость тепла, уносимого при испарении, равна теплу, полученному за счет конвекции. На данный момент справедлив следующий баланс энергии на площадь интерфейса:
Обратите внимание, что:
Давайте перефразируем это уравнение на:
Теперь давайте вернемся к нашему первоначальному эксперименту с «термодинамическим мокрым шариком», Эксперименту 1. Если поток воздуха одинаков в обоих экспериментах (т. Е. И одинаковы), то мы можем приравнять правые части обоих уравнений: ЧАС 0 <\ displaystyle H_ <0>> Т 0 <\ displaystyle T_ <0>>
Экспериментально показания термометра по мокрому термометру наиболее близки к термодинамической температуре по мокрому термометру, если:
На практике значение, сообщаемое термометром по влажному термометру, немного отличается от термодинамической температуры по влажному термометру, потому что:
Термометр с влажным термометром также можно использовать на открытом воздухе при солнечном свете в сочетании с глобусным термометром (который измеряет падающую лучистую температуру ) для расчета температуры влажного шара (WBGT).
Адиабатическая температура по влажному термометру [ править ]
Этот термин, как он определен в этой статье, может быть [ расплывчато ] наиболее распространенным в метеорологии.
Депрессия влажного термометра [ править ]
Депрессия влажному термометру разница между температурой по сухому термометру и температуры по влажному термометру. Если влажность 100%, температуры по сухому и влажному термометрам идентичны, поэтому депрессия по влажному термометру в таких условиях равна нулю. [8]
Температура и здоровье по влажному термометру [ править ]
Исследование 2010 года пришло к выводу, что при наихудшем сценарии глобального потепления с температурой на 12 ° C (22 ° F) выше, чем в 2007 году, предельная температура по влажному термометру для людей может быть превышена в большей части мира в будущие столетия. [11] Исследование 2015 года пришло к выводу, что некоторые части земного шара могут стать непригодными для жизни. [12] Примером порога, при котором человеческое тело больше не может охлаждаться и начинает перегреваться, является уровень влажности 50% и высокая температура 46 ° C (115 ° F), поскольку это указывает на температура по влажному термометру 35 ° C (95 ° F). [13]
В 2018 году Южная Каролина ввела новые правила для защиты старшеклассников от чрезвычайных ситуаций, связанных с жарой, во время активного отдыха. Для температур по влажному термометру от 82,0 ° F (27,8 ° C) до 92,0 ° F (33,3 ° C) действуют особые правила и ограничения; температура по влажному термометру 92,1 ° F (33,4 ° C) или выше требует отмены всех мероприятий на открытом воздухе. [14] [15]
Волны жары с высокой влажностью [ править ]
Самые высокие зарегистрированные температуры влажного термометра [ править ]
В следующих местах зафиксирована температура по влажному термометру 34 ° C (93 ° F) или выше. Обратите внимание, что метеостанции, как правило, находятся в аэропортах, не обязательно с самыми большими поглотителями тепла, поэтому в других местах города могут быть более высокие значения. [21]
Что такое «мокрый термометр», и почему он представляет угрозу для нас
Жить возле моря — это мечта очень многих людей. Просто представьте, иметь возможность выйти погулять к морю, чтобы затем поплавать в нем. Что может быть лучше? Однако практика показывает, что мы совершенно напрасно превозносим этот вид отдыха, а также и вовсе поклоняемся жаре, ведь именно летом в нас больше всего сил для разных свершений. Зимой же человек далеко не всегда бывает полноценно активен. Но лето так же опасно, как и зимнее время. В частности, существует такая ситуация, когда мы просто не способны выдерживать его условия. И называется она «мокрый термометр».
Что это такое
У всего в этом мире есть свои лимиты, переход за которые будет означать что-то по-настоящему ужасное для человека, животного или растения. И хотя часто условия для нас подходят, иногда возникают ситуации «мокрого термометра», которые мы не способны пережить ни в каком виде. И заключаются они в следующем. Температура поднимается до определенных границ, около 31,1 градуса по Цельсию, а относительная влажность воздуха растет даже больше 95%. И наше тело совершенно к этим условиям не приспособлено.
Мы уже рассказывали, что влажность важна для разных видов, от нее по ночам растения быстрее растут. Однако и вы могли замечать за собой, что гораздо проще переносить жару или холод, если условия климата сухие. Даже высокая температура ощущается гораздо более легкой. Во всяком случае, создается такое впечатление. Зато когда влажность большая, это создает критическую ситуацию.
В рамках исследования ученые анализировали данные с 1979 года по 2017-й и насчитали более 7000 случаев, когда создавались условия для мокрого термометра, что приводило к смерти людей. Происходит это за счет того, что при подобной влажности наше потоотделение перестает работать, и уже 35 градусов не может выдержать ни один человек. Это невозможно чисто физически, даже если вы совершенно здоровы или сидите в тени. Таковы законы термодинамики.
Почему это важно для нас
Данное знание особенно актуально в наше время, когда климат активно претерпевает изменения. Так как тропики смещают свою полосу, есть вероятность того, что скоро нам придется особенно непросто, а ситуаций, когда нам придется сталкиваться с «мокрым термометром» станет значительно больше. Этого всерьез стоит опасаться, ведь надежного средства против этого у нас нет.
Как вариант, можно пытаться конденсировать эту воду, решая и проблему ее дефицита. Но пока таких технологий у нас нет, остается только предполагать, что именно мы будем использовать в этой борьбе. Возможно, что в результате мы придем к какому-то общему решению, которое нас всех устроит. Однако на данный момент нам остается только избегать подобных ситуаций. Ведь столкнувшись с этим явлением, живым можно и не выйти.
Напомним, что мы уже делились одной причиной, почему не стоит селиться возле Черного моря и чем оно опасно.