Temperatura punktu rosy


Temperatura punktu rosy w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Temperatura punktu rosy lub punkt rosytemperatura, w której może rozpocząć się proces skraplania gazu lub wybranego składnika mieszaniny gazów przy ustalonym ciśnieniu, a w przypadku mieszaniny gazów, również przy określonym składzie. Rozpatrywany składnik gazu (np. para wodna) ma w danej temperaturze ciśnienie parcjalne równe ciśnieniu pary nasyconej tego składnika w temperaturze punktu rosy.

W przypadku pary wodnej w powietrzu jest to temperatura, w której para wodna zawarta w powietrzu osiąga na skutek schładzania stan nasycenia (przy zastanym składzie i ciśnieniu powietrza)[1], a poniżej tej temperatury staje się przesycona i skrapla się lub resublimuje. W momencie osiągnięcia stanu nasycenia powstają mgły, chmury, opady oraz opady utajone[2].

Zjawisko znalazło zastosowanie do budowy higrometrów kondensacyjnych – laboratoryjnych przyrządów do pomiaru wilgotności powietrza. Działanie ich polega na tym, że wypolerowaną płytkę ochładza się, aż do zauważenia na niej kropelek rosy – temperatura płytki określa temperaturę punktu rosy. Na podstawie tabeli określającej ciśnienie pary wodnej nasyconej określa się względną wilgotność powietrza.

Spis treści

Meteorologia | edytuj kod

Zależność temperatury punktu rosy (dew point) od temperatury i wilgotności

Temperatura punktu rosy ma duże znaczenie w meteorologii, a zwłaszcza w meteorologii lotniczej, jako że jest ona bezpośrednio związana z wysokością, na której znajduje się podstawa chmur w danych warunkach meteorologicznych. Wysokość podstawy chmur ma natomiast kluczowe znaczenie w lotach termicznych (szybownictwo, lotniarstwo, paralotniarstwo), ponieważ stanowi, w normalnych warunkach, górne ograniczenie dla wznoszącego się w kominie termicznym statku powietrznego[a].

Zależności | edytuj kod

Przybliżony wzór służący do wyznaczenia temperatury punktu rosy:

t d = H 100 8 112 + ( 0 , 9 t ) + ( 0 , 1 t ) 112 , {\displaystyle t_{d}={\sqrt[{8}]{\frac {H}{100}}}\cdot [112+(0{,}9\cdot t)]+(0{,}1\cdot t)-112,}

gdzie:

t d {\displaystyle t_{d}} – temperatura punktu rosy [°C], t {\displaystyle t} – temperatura [°C], H {\displaystyle H} – wilgotność względna w %.

Ciśnienie (E) równowagi pary wodnej z wodą w zależności od temperatury (t) określa przybliżony wzór:

E w ( t d ) = E 0 exp ( 17,504 3 t d 241 , 2 C + t d ) ( 1.1 ) {\displaystyle E_{\text{w}}(t_{\text{d}})=E_{0}\cdot \exp \left({\frac {17{,}5043\cdot t_{\text{d}}}{241{,}2\,^{\circ }{\text{C}}+t_{\text{d}}}}\right)\qquad \qquad (1.1)}

dla:

30   C t 70   C . {\displaystyle -30~^{\circ }{\text{C}}\;\leqslant \;t\;\leqslant \;70~^{\circ }{\text{C}}.}

Znaczenie indeksów dolnych:

d {\displaystyle d} – dla punktu rosy, w {\displaystyle w} – dla wody jako cieczy, f {\displaystyle f} – dla wody jako lodu. E 0 ( t = 0   C ) = 6,112 13   hPa . {\displaystyle E_{0}(t=0~^{\circ }{\text{C}})=6{,}11213~{\text{hPa}}.}

Równowagę pary wodnej z lodem określa wzór:

E i ( t f ) = E 0 exp ( 22,443 3 t f 272,186 C + t f ) , ( 1.2 ) {\displaystyle E_{\text{i}}(t_{\text{f}})=E_{0}\cdot \exp \left({\frac {22{,}4433\cdot t_{\text{f}}}{272{,}186\,^{\circ }{\text{C}}+t_{\text{f}}}}\right),\qquad \qquad (1.2)}

gdzie:

60   C t 0   C , {\displaystyle -60~^{\circ }{\text{C}}\;\leqslant \;t\;\leqslant \;0~^{\circ }{\text{C}},} E 0 ( t = 0   C ) = 6,111 53   hPa . {\displaystyle E_{0}(t=0~^{\circ }{\text{C}})=6{,}11153~{\text{hPa}}.}

Z wzorów tych wynikają wzory na określenie temperatury punktu rosy:

t d ( E w ) = 241 , 2 ( ln E w ln 6,112 13 ) 17,504 3 ( ln E w ln 6,112 13 ) ( 1.3 ) {\displaystyle t_{\text{d}}(E_{\text{w}})={\frac {241{,}2\cdot (\ln E_{\text{w}}-\ln 6{,}11213)}{17{,}5043-(\ln E_{\text{w}}-\ln 6{,}11213)}}\qquad \qquad (1.3)}

dla:

0,510 6   hPa E w 311,773 1   hPa . {\displaystyle 0{,}5106~{\text{hPa}}\;\leqslant \;E_{\text{w}}\;\leqslant \;311{,}7731~{\text{hPa}}.}

A w przypadku szronienia:

t f ( E i ) = 272,186 ( ln E i ln 6,111 53 ) 22,443 3 ( ln E i ln 6,111 53 ) ( 1.4 ) {\displaystyle t_{\text{f}}(E_{\text{i}})={\frac {272{,}186\cdot (\ln E_{\text{i}}-\ln 6{,}11153)}{22{,}4433-(\ln E_{\text{i}}-\ln 6{,}11153)}}\qquad \qquad (1.4)}

dla:

0,010 753   hPa E i 6,111 53   hPa . {\displaystyle 0{,}010753~{\text{hPa}}\;\leqslant \;E_{\text{i}}\;\leqslant \;6{,}11153~{\text{hPa}}.}

Wilgotność względną powietrza na podstawie temperatury punktu rosy określa wzór:

φ = E ( t d ) E ( t ) 100 % , ( 2.1 ) {\displaystyle \varphi ={\frac {E(t_{\text{d}})}{E(t)}}\cdot 100\%,\qquad \qquad (2.1)} E ( t d ) = φ E ( t ) 100 % . ( 2.2 ) {\displaystyle E(t_{\text{d}})={\frac {\varphi \cdot E(t)}{100\%}}.\qquad \qquad (2.2)}

Temperaturę punktu rosy dla znanej temperatury (t) i wilgotności względnej (φ) powietrza określają wzory:

t d ( φ , t ) = 241 , 2 ln ( φ 100 % ) + 4222,037 16 t 241 , 2 + t 17,504 3 ln ( φ 100 % ) 17,504 3 t 241 , 2 + t , ( 2.3 ) {\displaystyle t_{\text{d}}(\varphi ,\;t)={\frac {241{,}2\cdot \ln \left({\frac {\varphi }{100\%}}\right)+{\frac {4222{,}03716\cdot t}{241{,}2+t}}}{17{,}5043-\ln \left({\frac {\varphi }{100\%}}\right)-{\frac {17{,}5043\cdot t}{241{,}2+t}}}},\qquad \qquad (2.3)} t f ( φ , t ) = 272,186 ln ( φ 100 % ) + 6107,853 84 t 272,186 + t 22,443 3 ln ( φ 100 % ) 22,443 3 t 272,186 + t . ( 2.4 ) {\displaystyle t_{\text{f}}(\varphi ,\;t)={\frac {272{,}186\cdot \ln \left({\frac {\varphi }{100\%}}\right)+{\frac {6107{,}85384\cdot t}{272{,}186+t}}}{22{,}4433-\ln \left({\frac {\varphi }{100\%}}\right)-{\frac {22{,}4433\cdot t}{272{,}186+t}}}}.\qquad \qquad (2.4)}

Uwagi | edytuj kod

  1. Jest to ograniczenie wynikające z przepisów mających na celu zapobieganie zderzeniom i dezorientacji pilota (IFR). Wewnątrz chmury – powyżej podstawy – noszenia często nadal występują i mogą być wykorzystywane w lotach chmurowych, nieraz aż do wyjścia ponad chmurę. (Komin termiczny jest znaczony na ogół chmurą typu Cumulus).

Przypisy | edytuj kod

  1. J. Bażyński, S. Turek: Słownik hydrogeologii i geologii inżynierskiej. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1969, s. 192.
  2. Ministerstwo Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa: Słownik hydrogeologiczny. Warszawa: Trio, 1997, s. 145. ISBN 83-85660-52-6.

Bibliografia | edytuj kod

  • Piotr Szewczak: Meteorologia dla pilota samolotowego. Poznań: Avia-Test, 2010, s. 83, 181, 191, seria: Seria szkoleniowa Avia-Test. ISBN 978-83-931419-0-6.

Linki zewnętrzne | edytuj kod

Na podstawie artykułu: "Temperatura punktu rosy" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy