Относительная влажность воздуха в комнате равна 56%, а температура равна 18 °С. Какую температуру показывает влажный термометр психрометра?

Для решения задачи о температуре, которую показывает влажный термометр психрометра, необходимо учитывать физические явления, связанные с испарением воды и измерением влажности воздуха. Давайте подробно разберем теоретическую часть.

Относительная влажность воздуха
Относительная влажность воздуха (φ) — это величина, которая показывает, насколько насыщен воздух водяным паром по сравнению с его максимальной возможной насыщенностью при данной температуре. Она определяется как отношение парциального давления водяного пара ($P_{пар}$) в воздухе к давлению насыщенного водяного пара ($P_{нас}$) при той же температуре:
$$ \phi = \frac{P_{пар}}{P_{нас}} \cdot 100\%. $$
Здесь:
− $P_{пар}$ — текущее парциальное давление водяного пара,
− $P_{нас}$ — давление насыщенного водяного пара.

При данной температуре существует определенное максимальное количество водяного пара, которое воздух может содержать. Если в воздухе водяного пара меньше максимального значения, то относительная влажность будет меньше 100%.

Психрометр
Психрометр — это прибор для измерения влажности воздуха. Он состоит из двух термометров:
1. Сухой термометр — измеряет обычную температуру воздуха.
2. Влажный термометр — показывает более низкую температуру из−за испарения воды с поверхности, смоченной водой.

Когда вода испаряется с поверхности влажного термометра, она забирает тепло из окружающей среды, что приводит к охлаждению термометра. Степень охлаждения зависит от скорости испарения воды. Если воздух насыщен водяным паром (φ = 100%), испарение практически не происходит, и показания влажного термометра совпадают с показаниями сухого термометра. Если влажность меньше 100%, испарение происходит активнее, и температура влажного термометра становится ниже температуры сухого.

Зависимость температуры от влажности воздуха
Разница температур между сухим и влажным термометром зависит от:
− относительной влажности воздуха ($φ$),
− температуры воздуха ($t$),
− скорости испарения воды.

Для вычисления температуры влажного термометра используют специальную таблицу (психрометрическую таблицу), которая связывает показания сухого термометра, влажного термометра и относительную влажность воздуха.

Испарение воды
Испарение — это процесс перехода молекул жидкости в газообразное состояние. За счет испарения вода теряет тепловую энергию, а это приводит к снижению температуры. Скорость испарения зависит от:
− температуры окружающего воздуха,
− уровня насыщенности воздуха водяным паром (то есть относительной влажности),
− скорости движения воздуха (ветра).

Психрометрическая таблица
Для решения задачи используют таблицу, где указаны значения температуры влажного термометра для различных значений температуры сухого термометра и относительной влажности. Таблицы составлены на основе экспериментальных данных и учета физических закономерностей. Чтобы определить температуру влажного термометра, нужно знать:
1. температуру воздуха ($t$) — показания сухого термометра,
2. относительную влажность воздуха ($φ$).

Итак, зная, что температура воздуха равна $t = 18^\circ\text{C}$, а относительная влажность воздуха $φ = 56\%$, можно определить искомую температуру по таблице.