Испарение. Характеристики влажности воздуха

Лекция 3. Вода в атмосфере.

План лекции

1. Испарение. Характеристики влажности воздуха.

2. Суточные и годовые колебания характеристик влажности.

3. Конденсация водяного пара ,

 

Рекомендованная литература:1,2,3,4,5,6,9.

Основные теоретические положения

В атмосфере Земли в каждый момент времени содержится около 0,001 % всех запасов воды планеты. Причем 95% этого количества находится в виде пара и лишь 5% в виде продуктов конденсации. Всего с поверхности Земли за год испаряется около 5,2.10.13 т воды. Основная масса испаряется с поверхности Мирового океана (4,5 10.13 т). За год атмосферная влага обновляется примерно 40 раз за счет непрерывного кругооборота: испарение, конденсация и выпадение на поверхность в виде осадков.

Процесс испарения представляет собой фазовый переход вещества (воды) из жидкого в газообразное состояние. При этом молекулы воды как покидают жидкость (испарение), так и возвращаются в нее (конденсация). Этот процесс не прекращается и при достижении состояния насыщения, когда количество испаряющихся молекул равно числу возвратившихся в жидкость. Это состояние называется насыщением или давлением насыщения. Упругость насыщения или давление насыщения растет с ростом температуры и зависит от фазового состояния воды. Наибольшая величина упругости насыщения над каплями воды и наименьшая– над льдом. Неравенство упругости насыщения над каплями (Е^к_t ;), над плоской водой (Е^в_t ) и льдом (Е^л_t ) играет огромную роль в образовании облаков, туманов, атмосферных осадков. В природе соблюдается неравенство

Е^к_t >Е^в_t >Е^л_t ;. (1)

 

Влагосодержание в воздухе характеризуется следующими величинами:

1) абсолютная влажность «а»–количество водяного пара (г), находящегося в 1 м3 влажного воздуха;

2) упругость водяного пара е (мм рт. ст., гПа) – парциальное (внутреннее) давление пара в смеси с абсолютно сухим воздухом. Между упругостью водяного пара и абсолютной влажностью воздуха установлена следующая зависимость:

 

a =е, (2)

где ά – коэффициент расширения воздуха;

t–температура, °С;

3) максимальная упругость водяного пара (упругость насыщения) Е, гПа,– предельное количество водяного пара, которое может содержать воздух при данной температуре. Упругость насыщения Е, зависит от температуры воздуха и в меньшей степени от атмосферного давления;

4) относительная влажность воздуха ƒ–отношение фактической упругости водяного пара, находящегося в воздухе, к упругости насыщения при той же температуре:

ƒ =100% (3);

5) дефицит влажности d (недостаток насыщения) – разность между упругостью насыщения Е, и фактической упругостью при одинаковой температуре;

6) точка росы t_d – температура, при которой водяной пар, находящийся в атмосфере, достигает состояния насыщения (е = Е; ƒ=100 %; d = 0).