Jak wiadomo, równowaga wilgoci w przyrodzie jest utrzymywana przez cykl parowania wody i opadów atmosferycznych. Miejsca, w których w ciągu roku jest mało deszczu lub śniegu, uważane są za suche, a obszary z obfitymi, częstymi opadami deszczu mogą nawet cierpieć z powodu nadmiernego poziomu wilgoci.

Aby jednak ocena wilgoci była wystarczająco obiektywna, geografowie i meteorolodzy stosują specjalny wskaźnik - współczynnik wilgotności.

Co to jest współczynnik nawilżania?

Stopień wilgotności na dowolnym terytorium zależy od dwóch wskaźników:

- liczba osób, które porzuciły naukę w ciągu roku;

- ilość wilgoci odparowanej z powierzchni gleby.

Rzeczywiście, wilgotność obszarów o chłodnym klimacie, gdzie parowanie następuje powoli z powodu niskich temperatur, może być wyższa niż wilgotność obszaru położonego w gorącej strefie klimatycznej, przy tej samej ilości opadów w ciągu roku.

Jak określa się współczynnik wilgotności?

Wzór, za pomocą którego oblicza się współczynnik wilgoci, jest dość prosty: roczna ilość opadów musi zostać podzielona przez roczną ilość parowania wilgoci. Jeżeli wynik podziału jest mniejszy niż jeden, oznacza to, że obszar nie jest wystarczająco nawilżony.

Przy współczynniku wilgotności równym lub bliskim jedności, poziom wilgoci uważa się za wystarczający. W wilgotnych strefach klimatycznych współczynnik wilgotności znacznie przekracza jedność.

Różne kraje stosują różne metody określania współczynnika wilgotności. Główna trudność polega na obiektywnym określeniu ilości wilgoci odparowanej w ciągu roku. Od czasów Związku Radzieckiego Rosja i kraje WNP przyjęły metodologię opracowaną przez wybitnego sowieckiego naukowca zajmującego się glebą GN Wysockiego.

Wyróżnia się dużą dokładnością i obiektywizmem, ponieważ nie uwzględnia rzeczywistego poziomu parowania wilgoci, który nie może być większy niż ilość rozlanych opadów, ale możliwą ilość parowania. Europejscy i amerykańscy naukowcy zajmujący się glebą stosują metodę Tortwaite, która jest z definicji bardziej złożona i nie zawsze obiektywna.

Do czego służy współczynnik wilgotności?

Wyznaczanie współczynnika wilgotności jest jednym z głównych narzędzi dla prognostów pogody, gleboznawców i naukowców innych specjalności. Na podstawie tego wskaźnika sporządzane są mapy zaopatrzenia w wodę, opracowywane są plany rekultywacji gruntów - osuszanie bagien, poprawa gleb pod uprawy itp.

Meteorolodzy sporządzają swoje prognozy, biorąc pod uwagę różne wskaźniki, w tym współczynnik wilgotności.

Warto wiedzieć, że zawartość wilgoci zależy nie tylko od temperatury powietrza, ale także od wysokości. Z reguły wysokie wartości współczynnika są charakterystyczne dla terenów górskich, ponieważ tam zawsze wypada niż na równinach.

Nic dziwnego, że wiele małych, a czasem całkiem dużych rzek ma swój początek w górach. Dla obszarów położonych na wysokości 1000-1200 m n.p.m. lub wyżej współczynnik wilgotności często sięga 1,8-2,4. Nadmiar wilgoci spływa w postaci górskich rzek i strumieni, przynosząc dodatkową wilgoć do bardziej suchych dolin.

V naturalne warunki wartość współczynnika wilgotności odpowiada ukształtowaniu terenu i dostępności zasobów wodnych. Na obszarach o wystarczającej wilgotności płyną duże i małe rzeki, występują jeziora i strumienie. Przy nadmiernej wilgoci często powstają torfowiska, które należy osuszyć.

W obszarach o niewystarczającej wilgotności zbiorniki wodne są rzadkie, ponieważ gleba oddaje całą wilgoć, która na nią spada, do atmosfery.

Łatwo zauważyć, że na powierzchni ziemi nieustannie zachodzą dwa przeciwstawne procesy - nawadnianie terenu opadami atmosferycznymi i osuszanie go przez parowanie. Oba te procesy łączą się w jeden i przeciwstawny proces nawilżania atmosfery, rozumiany jako stosunek opadów do parowania.
Istnieje ponad dwadzieścia sposobów na wyrażenie tego. Wskaźniki nazywane są indeksami i współczynnikami lub suchością powietrza lub nawilżaniem atmosferycznym. Najbardziej znane to:

1. Współczynnik hydrotermalny G. T. Selyaninov.
2. Radiacyjny wskaźnik suchości MI Budyko.
3. Współczynnik nawilżania G. N. Wysockiego - N. N. Ivanova. Najlepiej wyraża się to w %. Na przykład w europejskiej tundrze opady wynoszą 300 mm, a szybkość parowania tylko 200 mm, dlatego opady przekraczają szybkość parowania 1,5 razy, wilgotność powietrza wynosi 150%, czyli = 1,5. Nawilżanie jest nadmierne, ponad 100% lub / 01,0, gdy spada więcej opadów niż może wyparować; wystarczający, w którym ilość opadów i parowania są w przybliżeniu równe (około 100%) lub C = 1,0; niewystarczający, mniej niż 100%. lub<1,0, если испаряемость превосходит количество осадков; в последней градации полезно выделить ничтожное увлажнение, в котором осадки составляют ничтожную (13% и меньше, или К = 0,13) долю испаряемости.
4. W Europie i Stanach Zjednoczonych stosują współczynnik CW Tortwaite, który jest dość skomplikowany i bardzo nieprecyzyjny; nie ma potrzeby tutaj tego rozważać. Mnogość sposobów wyrażania nawilżania powietrza sugeruje, że żaden z nich nie może być uznany za nie tylko dokładny, ale także bardziej poprawny niż inne. Wzór NN Iwanowa na współczynnik parowania i wilgotności jest szeroko stosowany i dla celów geografii jest najbardziej wyrazisty.

Zwykle wyróżnia się strefę nadmiernej wilgoci, gdzie K jest większe niż 1, na przykład w lasach tundrowych i tajdze K = 1,5; strefa niestabilnej wilgoci - w stepie leśnym 0,6-1,0; strefa niedostatecznej wilgotności wynosi 0,1-0,3 na półpustyni i mniej niż 0,1 na pustyni.

Ilość opadów nie daje jeszcze pełnego obrazu zaopatrzenia terytorium w wilgoć, ponieważ część opadów atmosferycznych wyparowuje z powierzchni, a druga część przenika do gleby.
W różnych temperaturach z powierzchni odparowują różne ilości wilgoci. Ilość wilgoci, która może wyparować z powierzchni wody w danej temperaturze, nazywana jest lotnością. Jest mierzony w milimetrach warstwy odparowanej wody. Parowanie charakteryzuje możliwe parowanie. Rzeczywiste parowanie nie może przekraczać rocznych opadów. Dlatego na pustyniach Azji Środkowej wynosi nie więcej niż 150-200 mm rocznie, chociaż szybkość parowania jest tu 6-12 razy wyższa. Na północy parowanie wzrasta, osiągając 450 mm w południowej części tajgi zachodniej Syberii i 500-550 mm w mieszanych i liściastych lasach Równiny Rosyjskiej. Dalej na północ od tego pasa parowanie ponownie spada do 100–150 mm w tundrze przybrzeżnej. W północnej części kraju parowanie nie jest ograniczone ilością opadów, jak na pustyniach, ale ilością parowania.
Aby scharakteryzować zaopatrzenie terytorium w wilgoć, stosuje się współczynnik wilgotności - stosunek rocznych opadów do szybkości parowania w tym samym okresie.
Im niższy współczynnik wilgotności, tym bardziej suchy klimat. W pobliżu północnej granicy strefy leśno-stepowej ilość opadów jest w przybliżeniu równa rocznej szybkości parowania. Współczynnik wilgotności jest tutaj bliski jedności. Ta wilgoć jest uważana za wystarczającą. Nawilżanie strefy leśno-stepowej i południowej części strefy lasów mieszanych zmienia się z roku na rok w kierunku wzrostu lub spadku, dlatego jest niestabilne. Jeśli współczynnik wilgotności jest mniejszy niż jeden, wilgotność jest uważana za niewystarczającą (strefa stepowa). W północnej części kraju (tajga, tundra) ilość opadów przewyższa parowanie. Współczynnik nawilżania jest tutaj większy niż jeden. Nazywa się to nadmierną wilgocią.
Współczynnik wilgotności wyraża stosunek ciepła i wilgoci na danym terytorium i jest jednym z ważnych wskaźników klimatycznych, ponieważ określa kierunek i intensywność większości naturalnych procesów.
Na obszarach o nadmiernej wilgotności występuje wiele rzek, jezior i bagien. W transformacji reliefu dominuje erozja. Łąki i lasy są szeroko rozpowszechnione.

Wysokie roczne wartości współczynnika zawilgocenia (1,75-2,4) są typowe dla obszarów górskich o bezwzględnych rzędnych powierzchni 800-1200 m. Te i inne, wysokogórskie obszary znajdują się w warunkach nadmiernego zawilgocenia z dodatnim bilansem uwilgotnienia, których nadmiar wynosi 100 - 500 mm rocznie lub więcej. Minimalne wartości współczynnika wilgoci od 0,35 do 0,6 są charakterystyczne dla strefy stepowej, której przeważająca część powierzchni znajduje się na wysokości poniżej 600 m abs. wysokości. Bilans wilgoci jest tutaj ujemny i charakteryzuje się deficytem od 200 do 450 mm lub więcej, a obszar jako całość ma niewystarczającą wilgotność, typową dla klimatu półsuchego, a nawet suchego. Główny okres parowania wilgoci trwa od marca do października, a jego maksymalna intensywność przypada na najgorętsze miesiące (czerwiec - sierpień). W tych miesiącach obserwuje się najmniejsze wartości współczynnika wilgotności. Łatwo zauważyć, że ilość nadmiernej wilgoci na terenach górskich jest porównywalna, aw niektórych przypadkach nawet przewyższa sumę opadów atmosferycznych w strefie stepowej.

Współczynnik wilgotności to specjalny wskaźnik opracowany przez ekspertów w dziedzinie meteorologii do oceny stopnia wilgotności w klimacie w danym regionie. Jednocześnie uwzględniono, że klimat jest długookresową charakterystyką warunków pogodowych na danym terenie. Dlatego też zdecydowano się na rozważenie współczynnika wilgotności w długim przedziale czasowym: z reguły współczynnik ten jest obliczany na podstawie danych zebranych w ciągu roku.

W ten sposób współczynnik wilgotności pokazuje, jak dużo opadów spada w tym okresie w rozpatrywanym regionie. To z kolei jest jednym z głównych czynników decydujących o przeważającym typie roślinności na tym terenie.

Obliczanie współczynnika wilgotności

Wzór na obliczenie współczynnika wilgotności jest następujący: K = R / E. W tym wzorze symbolem K oznacza się rzeczywisty współczynnik wilgotności, a symbolem R ilość opadów, jakie spadły na danym terenie w ciągu roku, wyrażoną w milimetrach. Wreszcie, symbol E oznacza ilość opadów, które pochodzą z powierzchni ziemi w tym samym okresie czasu.

Określona ilość opadów, również wyrażona w milimetrach, zależy od temperatury w danym regionie w określonym czasie i innych czynników. Dlatego, mimo pozornej prostoty powyższego wzoru, obliczenie współczynnika wilgotności wymaga dużej liczby wstępnych pomiarów przy użyciu precyzyjnych przyrządów i może być wykonane jedynie przez odpowiednio duży zespół meteorologów.

Z kolei wartość współczynnika wilgotności na danym terenie, przy uwzględnieniu wszystkich tych wskaźników, z reguły pozwala z dużą dozą pewności określić, jaki rodzaj roślinności dominuje w tym rejonie. Jeżeli więc współczynnik wilgotności przekracza 1, oznacza to wysoki poziom uwilgotnienia na tym terenie, co pociąga za sobą dominację roślinności typu tajga, tundra czy tundra leśna.

Wystarczający poziom wilgoci odpowiada współczynnikowi wilgoci równemu 1 i z reguły charakteryzuje się przewagą mieszanych lub. Współczynnik wilgotności w zakresie od 0,6 do 1 jest typowy dla obszarów leśno-stepowych, od 0,3 do 0,6 - dla stepów, od 0,1 do 0,3 - dla terytoriów półpustynnych i od 0 do 0,1 - dla pustyń ...

Zmienność paliwa określa sprawność procesów tworzenia i spalania mieszanki w silnikach, wielkość strat podczas przechowywania i transportu, możliwość powstawania śluz parowych w układzie napędowym silnika, zagrożenie pożarowe i wybuchowe produktów naftowych. Szybkość parowania paliwa zależy od jego właściwości i warunków procesu. Lotność paliwa charakteryzuje ciśnienie par nasyconych, współczynnik dyfuzji, ciepło parowania, pojemność cieplna i przewodność cieplna.

Oznaczanie prężności pary nasyconej

Głównym wskaźnikiem lotności paliwa węglowodorowego jest prężność par nasyconych (VAP) lub prężność par - jest to ciśnienie wywierane przez opary na ścianki zbiornika, gdy paliwo odparowuje w zamkniętej przestrzeni. Charakteryzuje lotność frakcji benzynowych i wyjściowe właściwości paliwa. DNP zależy od składu chemicznego i frakcyjnego paliwa. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej niskowrzących węglowodorów w paliwie, tym wyższe ciśnienie pary. DNP również wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Stosowanie paliw o wysokim ciśnieniu par prowadzi do zwiększonego tworzenia się korków parowych w układzie energetycznym, zmniejszenia napełnienia butli i spadku mocy. W letnich gatunkach benzyny DNP nie powinien przekraczać 80 kPa.

Zimowe gatunki benzyny mają wyższe ciśnienie 80-100 kPa, aby ułatwić rozruch silnika w zimnych porach roku. Ponadto DNP charakteryzuje fizyczną stabilność benzyny.

Prężność par nasyconych paliwa określa się na różne sposoby: w zbiorniku metalowym, za pomocą rurki barometrycznej, porównując ją z ciśnieniem cieczy odniesienia oraz szeregiem innych metod.

Wskaźnik ten jest określany przez bezpośredni pomiar ciśnienia nad cieczą w określonej temperaturze lub przez temperaturę wrzenia przy danym ciśnieniu. W pierwszym przypadku w naczyniu ustala się równowaga między parą a cieczą, którą ustala wartość ciśnienia równowagi za pomocą odpowiedniego urządzenia do pomiaru ciśnienia. W drugim przypadku pod ciśnieniem atmosferycznym destyluje się zadaną objętość paliwa i rejestruje się zależność ilości destylowanego produktu od temperatury, tj. określić skład frakcyjny. Prężność pary nasyconej można również ustawić, w szczególności, metodą rurki barometrycznej i metodą porównawczą. Prężność pary (GOST 1756-83) jest często określana przez trzymanie testowej benzyny przez 20 minut w zamkniętym pojemniku w temperaturze 38 ° C. Po upływie określonego czasu mierzy się prężność par paliwa.

Przy określaniu DNP w urządzeniu metalowym należy zmienić odczyty urządzenia do wyznaczania ciśnienia, ponieważ odczyty te odpowiadają całkowitemu ciśnieniu nasyconych par paliwa, powietrza i pary wodnej w temperaturze badania. Pomiary w rurze barometrycznej podają wartości rzeczywistego RVP paliwa, ponieważ w tym urządzeniu ustala się równowaga między fazą ciekłą i parową, zawierającą tylko pary paliwa. Zaletami metody porównawczej jest niska wrażliwość na zmiany temperatury podczas pomiaru.

Wyznaczanie ciśnienia pary nasyconej w bombie metalowej. Urządzenie (rys.27.1) składa się z metalowej bomby 1, kąpiel wodna 2 i manometr rtęciowy 8. Bomba cylindryczna ma dwie komory: na paliwo 10 i powietrze o większej objętości. Pomiędzy komorami umieszczona jest gumowa uszczelka, które są połączone za pomocą połączenia gwintowego. Komora powietrzna posiada złączkę, którą jest gumowa rurka 6 przez kurek gazowy 5 podłączony do manometru rtęciowego. Łaźnia wodna służy do tworzenia i utrzymywania standardowej temperatury; posiada grzałkę elektryczną 1, mieszadło 7 i termometr 4.

Aby uzyskać dokładne wyniki podczas określania prężności par, bardzo ważne jest prawidłowe dobranie i utrzymanie próbki badanego paliwa tak, aby utrata lekkich frakcji była minimalna. Do pobierania próbek używany jest specjalny próbnik. 9, który po napełnieniu jest przechowywany w łaźni lodowej lub w lodówce.

Ryż. 27.1.

1 - metalowa bomba; 2 - kąpiel wodna; 3 - grzejnik elektryczny;
4- termometr; 5 - kurek gazowy; 6 - gumowa rurka; 7 - mieszadło;
8 - manometr rtęciowy; 9 - próbnik;10 - komora paliwowa

Wyznaczanie prężności par nasyconych metodą rurki barometrycznej. Urządzenie składa się z U-rurki 1, naczynie termostatyczne 2, mieszadła 3, termometr 4, manometr rtęciowy 8, zbiornik buforowy 5 oraz pompę próżniową (rys. 27.2). Na szyjce zbiornika buforowego montowany jest trójnik z zaworem trójdrogowym 7. Przełączając zawór trójdrogowy można połączyć pompę próżniową ze zbiornikiem buforowym, rurką w kształcie litery U i manometrem rtęciowym lub podłączyć do atmosfery. Wszystkie części urządzenia są połączone gumowymi rurkami 6.

Ryż. 27.2.

1- rura w kształcie litery U; 2 - naczynie termostatujące; 3 - mieszadło;4 - termometr; 5 - zbiornik buforowy; 6 - gumowe rurki;
7 - zawór trójdrożny;8 - manometr rtęciowy

Napełnij rurkę w kształcie litery U paliwem testowym tak, aby całkowicie wypełniła kolanko z kapilarą do środka kolanka rurki. Napełnioną rurkę zanurza się w naczyniu termostatycznym, gumową rurkę łączy się z naczyniem buforowym i utrzymuje w temperaturze badania. Przez krótki czas zbiornik buforowy skomunikowany jest z atmosferą, włączana jest pompa próżniowa. Pod działaniem podciśnienia i ciśnienia oparów paliwa ciecz opada w kapilarze i unosi się w kolanku z rozprężaniem. W momencie wyrównania poziomów w obu nogach rurki rejestrowane są odczyty manometru rtęciowego.

Prężność par paliwa p s w Pa oblicza się według wzoru:

gdzie pb- ciśnienie barometryczne, mm Hg Sztuka .; p i- odczyty manometru rtęciowego, mm Hg. Sztuka.

Wyznaczanie ciśnienia par nasyconych paliwa metodą porównawczą. Urządzenie do pomiaru ciśnienia pary nasyconej i określania jej zależności od temperatury metodą porównania z wzorcami (rys. 27.3) składa się z dwóch kolb 3, urządzenie termostatujące 1 i wskaźnik rtęci w kształcie litery U 8.

Ryż. 27.3.

1- urządzenie termostatyczne;2 - mieszadło;3 - kolba stożkowa;
4- suwnica prosta; 5 - grzejnik; 6 - termometr;
7 - gumowe rurki;8 - Manometr w kształcie litery U

Kolby szklane zamykane są szlifowanymi korkami z kranikami 4, które są połączone z manometrem za pomocą gumowych rurek 7.

Urządzeniem termostatującym jest szklane cylindryczne naczynie wypełnione wodą, które zawiera kolby, mieszadło 2, grzałkę 5 i termometr 6.

Próbnik służy do pobierania i przechowywania próbki paliwa. Do jednej kolby wlewa się badane paliwo, do drugiej taką samą ilość cieczy odniesienia - benzenu lub izooktanu dla benzyn. Kolby są szczelnie zamykane korkami z kranami, umieszczane w termostacie o ustalonej temperaturze i trzymane przez 5 minut.

Następnie woda jest podgrzewana w termostacie, a spadek ciśnienia na manometrze jest rejestrowany w określonych przedziałach temperatury. Wartość prężności par nasyconych paliwa jest obliczana jako algebraiczna suma prężności par nasyconych cieczy odniesienia w danej temperaturze i odczytów manometru. Wartość prężności par cieczy odniesienia podana jest w literaturze przedmiotu. W przypadku benzenu zależność tę pokazano na ryc. 27.4.

Ryż. 27.4.

Zgodnie z uzyskaną zależnością p s = f (T) zbuduj wykres we współrzędnych Ig p s oraz / T i określ wartości współczynników we wzorze empirycznym:

gdzie L - segment odcięty na osi rzędnych (pod warunkiem: T = 0); V - tangens kąta nachylenia linii prostej do osi odciętej.

Odparowanie

Współczynnik nawilżania

Aby scharakteryzować zaopatrzenie terytorium w wilgoć, stosuje się współczynnik wilgotności - stosunek rocznych opadów do szybkości parowania w tym samym okresie.

Im niższy współczynnik wilgotności, tym bardziej suchy klimat. W pobliżu północnej granicy strefy leśno-stepowej ilość opadów jest w przybliżeniu równa rocznej szybkości parowania. Współczynnik wilgotności jest tutaj bliski jedności. Ta wilgoć jest uważana za wystarczającą. Nawilżanie strefy leśno-stepowej i południowej części strefy lasów mieszanych zmienia się z roku na rok w kierunku wzrostu lub spadku, dlatego jest niestabilne. Jeśli współczynnik wilgotności jest mniejszy niż jeden, wilgotność jest uważana za niewystarczającą (strefa stepowa). W północnej części kraju (tajga, tundra) ilość opadów przewyższa parowanie. Współczynnik nawilżania jest tutaj większy niż jeden. Nazywa się to nadmierną wilgocią.

Współczynnik wilgotności wyraża stosunek ciepła i wilgoci na danym terytorium i jest jednym z ważnych wskaźników klimatycznych, ponieważ określa kierunek i intensywność większości naturalnych procesów.

Na obszarach o nadmiernej wilgotności występuje wiele rzek, jezior i bagien. W transformacji reliefu dominuje erozja. Łąki i lasy są szeroko rozpowszechnione.

Współczynnik wilgotności Wysockiego - Iwanow

Współczynnik wilgotności - stosunek ilości opadów atmosferycznych rocznie lub w innym czasie do parowania określonego obszaru. Współczynnik nawilżania jest miarą stosunku ciepła do wilgoci. Po raz pierwszy metoda charakteryzowania klimatu jako czynnika w reżimie wodnym gleb została wprowadzona do praktyki gleboznawstwa przez G.N. Wysockiego. Wprowadził pojęcie współczynnika zawilgocenia terenu (K) jako wartości określającej stosunek ilości opadów (Q, mm) do parowania (V, mm) dla tego samego okresu (K = Q / V). Według jego obliczeń wartość ta dla strefy leśnej wynosi 1,38, dla strefy leśno-stepowej – 1,0, dla strefy czarnoziemów stepowych – 0,67, a dla strefy suchego stepu – 0,3.

Następnie koncepcja współczynnika wilgotności została szczegółowo opracowana przez B.G. Iwanowa (1948) dla każdej strefy glebowo-geograficznej, a współczynnik zaczęto nazywać Współczynnik Wysockiego-- Iwanowa(KU).

W zależności od dostępności wody na lądzie i specyfiki formowania gleby na kuli ziemskiej można wyróżnić następujące obszary (Budyko, 1968) (tab. 2)

Tabela 2

Regiony klimatyczne

Zgodnie z przyjmowaniem wilgoci i jej dalszą redystrybucją, każdy naturalny region charakteryzuje się wskaźnikiem radiacyjnego wskaźnika suchości

gdzie R jest bilansem promieniowania, kJ / (cm 2 * rok); r to ilość opadów rocznie, mm; a - ciepło utajone przemian fazowych wody, J / g.

Psychologia