VLHKOSŤ VZDUCHU

Ovzdušie pozostáva z troch skupenstiev (plynné, kvapalné, tuhé) a v závislosti od obsahu množstva vodnej pary v ňom (v ovzduší), sa mení vlhkosť vzduchu.

Obsah „vody vo vzduchu“ môžeme vyjadriť niekoľkými spôsobmi. Tlakom pary, rosným bodom a relatívnou vlhkosťou. Sú to bežné výrazy, ktoré charakterizujú vlhkosť vzduchu.

Vodná para je látka v plynnej fáze pri teplote nižšej, ako je jej kritická teplota, čo znamená, že para môže kondenzovať na kvapalinu zvýšením tlaku bez zníženia teploty (voda má kritickú teplotu 374 °C (647 K), čo je najvyššia teplota, pri ktorej môže byť voda kvapalná).

Ako stála zložka plynnej zmesi vzduchu má vodná para zásadný vplyv na priebeh rôznych procesov v ovzduší, a to nielen na celý obeh vody v prírode, ale aj na bilanciu žiarenia, čistotu ovzdušia, procesy evapotranspirácie, tvorbu počasia a iné rovnako významné procesy.

Vodná para môže do ovzdušia prúdiť pri určitej teplote len dovtedy, pokiaľ sa vzduch nenasýti. Ak nie je vo vzduchu množstvo vodnej pary potrebné na jeho nasýtenie, udržiava sa vzduch v nenasýtenom stave. Z termodynamického hľadiska nazývame tento stav nerovnovážny. Pri akomkoľvek prebytku vodnej pary dochádza ku kondenzácii (pri teplotách pod nulou k desublimácii).

skupenstvo.png

Množstvo vodných pár vo vzduchu sa vyjadruje ako tlak alebo napätie nasýtenej vodnej pary (v tlakových jednotkách – Pa) alebo ako obsah vodných pár (vyjadrené v g/m3), čo je vlastne absolútna vlhkosť.

Tlak vodnej pary závisí od nasledujúcich podmienok:

  • od teploty vzduchu – napätie nasýtenej vodnej pary je priamo úmerné teplote vzduchu.
  • od skupenstva vody – nad ľadom je tlak nasýtenej vodnej pary nižší ako nad vodou (je to spôsobené pevnejšou väzbou molekúl ľadu)
  • od povrchu kvapaliny – nad konvexným (vypuklým) povrchom vody je tlak nasýtenej vodnej pary väčší, nad konkávnym (vyhĺbeným) menší než nad rovným povrchom vody.
  • od látok rozpustných vo vode – soli rozpustené vo vode znižujú napätie nasýtenej vodnej pary.

Pri tvorbe oblačnosti, vzniku zrážok a kondenzácii majú opísané podmienky podstatný význam.

ZÁKLANÉ VLHKOSTNÉ CHARAKTERISTIKY:

 

a) Tlak vodnej pary – parciálny tlak vodnej pary vzduchu [Pa]

  • skutočné napätie, nenasýtený vzduch – e
  • napätie nasýtenia – E

e = E – A ∙ p ∙ (TS  – TV )

                        kde:     A – psychrometrický koeficient

TS – teplota suchého teplomera

TV – teplota vlhkého teplomera

p – barometrický tlak v mieste merania

 

b) Absolútna vlhkosť – hustota/množstvo vodnej pary na m3 vzduchu [g.m-3]

  • okamžitý obsah vodnej pary vo vzduchu – a
  • pri nasýtení hovoríme o maximálnej vlhkosti – A

1.png

c) Relatívna vlhkosť – percentuálny pomer skutočnej vlhkosti vzduchu (e, a) k maximálne možnej vlhkosti vzduchu (E, A) pri danej teplote [%]

2.png

d) Ekvivalentná alebo virtuálna relatívna vlhkosť – vzťahuje sa na dotykovú vrstvu aktívneho povrchu (teplota kmeňov, povrchu pôdy, …)

3.png

e) Sýtostný doplnok – množstvo vodnej pary, ktoré chýba do nasýtenia vzduchu [Pa], [g.m-3]

4.png

f) Rosný bod (τ, tr) – teplota, pri ktorej sa vzduch nasýti vlastným obsahom vodnej pary

(e = E, r = 100%, d = 0)

g) Merná vlhkosť – množstvo vodnej pary v gramoch na 1 kg vlhkého vzduchu (g.kg-1)

5.png
Zmena parciálneho tlaku vodných pár v ovzduší so stúpajúcou teplotou vzduchu

Zmeny vlhkosti vzduchu (denný chod)

Denný chod napätia vodnej pary

Obsah vodnej pary je ovplyvnený najmä výparom z povrchu zeme a prenosom vodných pár do vyšších vrstiev ovzdušia. Relatívnu vlhkosť ovplyvňuje predovšetkým chod teploty. Preto rozlišujeme dva typy denného chodu napätia vodnej pary.

Prvý typ (zimný): sa približne zhoduje s denným chodom teploty s minimom pred východom slnka a maximom medzi 13. a 15. hodinou.

zimny-chod
Zimný typ denného chodu tlaku vodných pár

Druhý typ (letný): v tomto prípade hovoríme o dvojitom dennom chode napätia vodnej pary s dvoma minimami a dvoma maximami.

letny-chod
Letný typ denného chodu tlaku vodných pár

Aká je príčina dvojitého denného chodu napätia vodnej pary?

Od východu slnka sa pôda ohrieva (okolo 8. – 10. hod.), zväčšuje sa výpar a napätie vodnej pary pri zemskom povrchu vzrastá. S narastajúcou teplotou sa zosilňujú konvekčné prúdy. Pri konvekcii sa vodné pary rýchlo premiestňujú od zemského povrchu do výšok. Prebiehajúci výpar nie je schopný doplniť vzniknutú „stratu“ v dôsledku čoho obsah vodných pár klesá k druhému minimu (okolo 15. – 16. hod.). V čase približne 20. – 21. hod. vzniká druhé maximum, ktoré má za následok stále prebiehajúci a dostatočne veľký výpar zo zohriateho povrchu. V nočných hodinách dochádza k ochladzovaniu vzduchu od povrchu zeme vplyvom čoho nastáva kondenzácia vodnej pary (kondenzuje v podobe rosy), čím je možné vysvetliť nočný pokles obsahu vodnej pary vo vzduchu.

Denný chod relatívnej vlhkosti

So vzrastajúcou teplotou vzduchu rastie napätie vodnej pary e a tiež napätie nasýtenej vodnej pary E. Napätie nasýtenej vodnej pary však rastie oveľa rýchlejšie než napätie vodnej pary, čím sa ich pomer, t.j. relatívna/pomerná vlhkosť zmenšuje.

denny-chod-rel-vlhkost
Denný chod relatívnej vlhkosti vzduchu v súvislosti so zmenou teploty vzduchu