Те, кто сколько-нибудь долго жил в деревнях, знают, что даже летним утром трава почти всегда мокрая от росы. Но наверняка мало кто думал, почему так происходит. Откуда же берется эта вода, и какова вообще природа этого явления?
Что такое точка росы?
В прогнозах погоды обычно речь идет лишь о температуре воздуха, осадках, ветре и атмосферном давлении. Между тем, существует еще много важных характеристик, дающих представление об условиях окружающей среды. Среди них точка росы воздуха. Этот термин знаком многим людям, но далеко не все знают, что это такое, и на что влияет этот показатель. Так что такое точка росы?
Под этим словосочетанием подразумевают такой показатель температуры воздуха, при котором достигается предел его насыщения влагой, в результате чего вода начинает конденсироваться либо в виде капель воды на поверхности, либо в виде тумана. Иногда это не имеет особого значения, а кое-где эту информацию обязательно нужно учитывать.
Водяной пар содержится в воздухе всегда в той или иной мере. И точка росы — это сочетание определенных факторов, при которых происходит переход из газообразного агрегатного состояния в жидкое. При этом конденсат образуется на предметах с наименьшей температурой, так же как на крышке кастрюли с кипящей водой. Иногда это доставляет проблемы, например, жильцы плохо утепленных домов или обладатели неправильно установленных стеклопакетов могут столкнуться с постоянной сыростью и запотеванием стекол.
Механизм образования
Итак, что же происходит, когда ночью или ранним утром температура воздуха падает? То есть что такое точка росы по мнению физики, и какие процессы происходят при ее достижении? Крайне интересные.
Вблизи поверхности наиболее холодных предметов образуется тонкий слой газа той же температуры. Его толщина может быть мизерной, однако именно в нем образуется конденсат, выпадающий на поверхность предмета. На улице это в первую очередь могут быть камни, металлические конструкции, трава. Так происходит, если температура воздуха выше точки росы. Зимой же все происходит немного по-другому. Это явление можно наблюдать при дыхании на морозе, когда изо рта выходит пар. Мгновенно охлаждаясь, вода в газообразном состоянии превращается в мельчайшие капельки. Нечто подобное происходит и высоко в атмосфере при образовании облаков.
Факторы влияния
Но почему же так происходит? В первую очередь на образование конденсата оказывает влияние температура окружающей среды и предметов. Кроме того, важное значение имеет относительная и абсолютная влажность воздуха. Чем выше эти показатели, тем выше температура точки росы. При стопроцентной влажности этот показатель будет совпадать с фактическими погодными условиями.
Также значение имеет давление, в первую очередь если необходимо произвести расчет температуры точки росы в условиях сжатого воздуха. Физики продолжают проводить эксперименты в самых разных условиях. И в таком случае различают разновидности атмосферного показателя и его же под давлением. При прочих равных условиях второй показатель будет намного ниже.
Расчет значения
Итак, теперь стало ясно, что такое точка росы, и что на нее влияет. Но как же рассчитать, при каком значении температуры и влажности воздуха водяной пар начнет конденсироваться? Существуют специальные таблицы и формулы, с помощью которых можно рассчитать этот показатель с небольшой погрешностью. Расчет температуры точки росы этими способами учитывает только относительную влажность воздуха и его температуру, так что для газов под давлением ни один из этих методов не подойдет.
Разумеется, еще есть специальные приборы, позволяющие фиксировать этот показатель — психрометры. Их основное назначение — определять влажность воздуха, но и для определения точки росы они также прекрасно подходят.
Значение в строительстве
В первую очередь определение температуры точки росы имеет значение при проектировании зданий. Вода имеет губительное влияние на металлы, из-за нее начинается коррозия, так что образование лишней влаги может стать причиной преждевременного износа конструкции. Если при этом температура будет достаточно высокой, то процесс будет проходить с высокой скоростью.
Также это имеет значение для людей, для которых крайне актуальны проблемы утепления жилища зимой. Зимой внешняя сторона здания гораздо более холодная, чем внутренняя. Таким образом, перепад температур неизбежен. И здесь важно, чтобы точка росы в стене находилась как можно дальше от внутренней поверхности. В ином случае жильцы рискуют столкнуться с вечной влажностью, сыростью, плесенью и прочими последствиями. Так что при строительстве жилых, как многоквартирных, так и частных, домов необходимо учитывать этот фактор. Точка росы в стене будет достигнута в любом случае при снижении температуры воздуха, но задача строителей состоит в том, чтобы она была как можно ближе к внешнему слою.
А все металлические конструкции необходимо покрывать специальными антикоррозийными составами, а также организовывать эффективное отведение от них лишней влаги. В стенах домов для этого используются не только гигроскопичные материалы, но и специальные гидроизолирующие. В комплексе же это позволяет жильцам не страдать из-за вечно мокрых и холодных углов или подоконников.
Значение в авиации
Самолеты летают высоко в воздухе, где температура ниже, чем у земли. И образование конденсата может повлиять на аэродинамику. Особенно это важно при взлете и посадке, поэтому среди других показателей окружающей среды авиационные метеорологи обязательно рассчитывают и точку росы. Это помогает учитывать возможное образование облаков и тумана, если фактическая температура находится близко к ней. Зимой эта информация также имеет важное значение, поскольку в холодную погоду необходимо думать о возможном обледенении самолета и предотвращать его с помощью специальных реагентов, которые наносятся на корпус летательного аппарата.
Значение в других областях и меры противодействия
Кроме того, этот показатель также учитывают производители лаков, красок, защитных составов. Естественно, производители и пользователи высокоточной оптики также должны помнить об этом факторе, чтобы не нанести вред технике, особенно если приходится вносить приборы в теплое помещение с улицы.
Для того чтобы избежать появления конденсата внутри зданий, необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и правильное отведение влаги. Например, некоторые люди, желающие сэкономить, могут столкнуться с проблемой постоянного запотевания или подтекания окон. Некачественные или неправильно установленные стеклопакеты могут стать источником постоянных проблем. Так что подобную работу лучше доверить хорошим профессионалам.
Микроклимат и комфорт
А что такое точка росы для людей? Как они чувствуют себя при условиях, когда образуется конденсат? Здесь в первую очередь значение имеет относительная влажность. При достаточно высокой температуре и показателе насыщенности воздуха водяным паром людям кажется, что на улице или в помещении душно. Особенно хорошо это ощущают жители умеренного климатического пояса, приезжая летом в тропики или субтропики. При почти стопроцентной влажности точка росы практически совпадает с фактической температурой воздуха, и людям буквально становится нечем дышать, особенно если очень жарко. В таких условиях некоторые могут испытывать проблемы с сердечно-сосудистой системой, также можно получить тепловой удар, поэтому при резком ухудшении самочувствия необходимо обратиться к медикам.
Точка росы (синоним Температура точки росы) — температура, при которой воздух достигает состояния насыщения (по отношению к воде) при данном содержании водяного пара и неизменном давлении. При относительной влажности меньше 100% точка всегда ниже фактической температуры воздуха, разность этих температур тем больше, чем меньше относительная влажность, поэтому, чтобы довести температуру воздуха до точки росы, воздух нужно охладить. При насыщении, то есть при относительной влажности 100%, фактическая температура воздуха совпадает с точкой росы.
В метеорологии часто используют понятие дефицит точки росы (разность температур воздуха и точки росы). Образование осадков тесно связано со значением точки росы. Для экипажа ВС, пожалуй, главное значение точки росы, это возможность оценить вероятность обледенения в конкретной метеорологической обстановке. Например при одной и той же погоде и разных скоростях полёта, вероятность обледенения будет различной. В определённых областях планёра ВС, при обтекании потоком воздуха, образуются зоны пониженного давления (верхняя часть крыла, фронтальные части лопастей воздушных винтов и др.), что соответственно вызывает в них локальное понижение температуры воздуха (вспомним, как охлаждается, из-за падения давления, газовый баллончик при выпуске газа). А значит условия для обледенения на этих участках возникнут раньше. В полёте это можно контролировать по показаниям датчика температуры забортного воздуха, который продувается тем-же потоком, что и ВС. Уменьшение разницы температур точки росы и датчика, при достаточно высокой влажности и температуре воздуха, близкой к нулю, говорит о высокой вероятности обледенения. Отсюда вытекает, что при определённых условиях полёта, обледенение возможно вне облаков или тумана, и даже при небольшой положительной температуре воздуха.
Точкой росы при данном давлении называется температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу.
На приведённой диаграмме представлено максимальное содержание водяного пара в воздухе на уровне моря в зависимости от температуры. Чем выше температура, тем выше равновесное парциальное давление пара.
Точка росы определяет относительную влажность. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой.
Формула для приблизительного расчёта точки росы в градусах Цельсия: