влажность и комфорт

[Диоген Синопский]

http://forum-okna.ru/index.php?showtopic=2...mp;#entry193095

 

По просьбе трудящихся открываю новую ветку. (Казалось вопрос простой и пара сообщений основной теме не помешают, оказалось не так)

 

вот скажите мне пж, температура в бане 110-120 градусов... температура пара - 100 градусов, почему температура повышается?

 

Температура чистого пара ограничена 100 градусами только снизу и только для Н.У. А сверху - пока плазмой не станет. В турбинах электростанций, например, пар имеет температуру 600 градусов.

 

Вторая тема - про субъективное восприятие человеком и крупным рогатым скотом воздуха с разной температурой и влажностью.

Тема чисто познавательная, можно поговорить в отдельной ветке.

 

По поводу бани.

У меня на даче банька есть и все процессы с плесканием воды на каменку мне известны.

Поллитра воды при попадании на камни с температурой 200 градусов превращаются в 600 литров очень горячего пара, уходящего под потолок и приводящего на несколько минут к существенному повышению температуры на верхней полке. При чем тут теплопроводность?

Кстати, Бог пишется с большой буквы

 

Это для свиней, кстати, писалось, они вроде и не рогатые. И еще, просто чтобы не распыляться, температура во всех случаях одинаковая. Меняется только влажность.

 

По поводу бани. Каменка имеет большую температуру чем воздух, попадающая туда вода испарается, забирает ее тепло и попадает в воздух, повышая его температуру. Температура разная, значит тут мы до истины не докопаемся.

 

Попробую сформулировать вопрос для всех, кто не читал предыдущего обсуждения. По замечаниям разных людей сухие сибирские морозы переносятся легче чем влажные питерские. В сухой финской бане легче, чем во влажной русской парной. Почему можно получить обморожение при плюсовой температуре и влажном воздухе, а при сухом практически нет? Наконец, чем руководствовались санитары, когда назначили влажность 40-60% а не 0 и не 100. Вопрос, этому есть физическое обоснование, или ответ надо искать в области биологии?

Изменено 26 марта, 2010 пользователем Диоген Синопский

[Эндрю]

http://forum-okna.ru/index.php?showtopic=2...mp;#entry193095

 

Попробую сформулировать вопрос для всех, кто не читал предыдущего обсуждения. По замечаниям разных людей сухие сибирские морозы переносятся легче чем влажные питерские. В сухой финской бане легче, чем во влажной русской парной. Почему можно получить обморожение при плюсовой температуре и влажном воздухе, а при сухом практически нет? Наконец, чем руководствовались санитары, когда назначили влажность 40-60% а не 0 и не 100. Вопрос, этому есть физическое обоснование, или ответ надо искать в области биологии?

 

Наверное, и физика, и биология. Термодинамика газовых смесей - дело, конечно, темное, поэтому, не претендуя на точность цифр. попытаюсь подойти с позиций примитивной логики.

Теплопроводность воды превышает теплопроводность воздуха в 25 раз, соответственно, при увеличении абсолютной влажности воздуха на 1%, его теплопроводность увеличится на 25%. При постоянстве температуры, именно настолько больше тепла человеческий организм будет отдавать в окружающую среду. Думаю, что это немало для упомянутого организма, который нормально функционирует при перепаде собственной температуры не более чем в 1 градус.

Чувство холода возникает при потере тепла в результате контакта организма с более холодной субстанцией. Чем выше теплопроводность субстанции и больше перепад температур, тем интенсивнее потери тепла.

Обморожение возникает при потерях тепла настолько интенсивных, что ресурсы организма не успевают его восполнять и в результате переохлаждения происходит омертвление тканей.

По-моему, так.

ЗЫ. В предыдущей ветке уважаемый Windower высказал следующее предположение:"А что, если ощущение холода, как и обморожение, - последствия конденсации влаги на коже и её замерзания? Или испарения?"

Конденсация - вряд ли. Насколько организм должен быть холоднее окружающей среды, чтобы на нем конденсировалась влага? Думаю, в столь "холодном" состоянии не живут

Испарение - да, при попадании непосредственно воды (дождя)

[Boris]

Теплопроводность воды превышает теплопроводность воздуха в 25 раз, соответственно, при увеличении абсолютной влажности воздуха на 1%, его теплопроводность увеличится на 25%.

Вода - это вода. Жидкость. Имеет свои термодинамические параметры, определяемые межатомными взаимодействиями.

Воздух, состоящий, в основном, из азота и кислорода с небольшими примесями других газов, в том числе и водяного пара - это газ с совершенно другими параметрами.

Никаких 25% не будет. Одно дело капли воды находятся в воздухе, другое дело находится пар (обычный газ с молекулярным весом 18).

Поэтому, во время тумана и звук в воздухе иначе распространяется, и видимость падает. Это ДВЕ разные фазы в одном объеме. К влажному воздуху (смеси газов) это не относится.

ЗЫ. В предыдущей ветке уважаемый Windower высказал следующее предположение:"А что, если ощущение холода, как и обморожение, - последствия конденсации влаги на коже и её замерзания? Или испарения?"

Конденсация - вряд ли. Насколько организм должен быть холоднее окружающей среды, чтобы на нем конденсировалась влага? Думаю, в столь "холодном" состоянии не живут

Испарение - да, при попадании непосредственно воды (дождя)

Есть такое явление - фазовый переход первого рода. Когда резко изменяется агрегатное состояние вещества. Для воды это - испарение (переход жидкость - пар), конденсация (переход пар- жидкость), возгонка (лед-пар), плавление (лед-жидкость)..... В цепочке лед-вода-пар при фазовом переходе забирается тепло (надо нагреть лед или воду). В цепочке пар-вода-лед наоборот, тепло выделяется.

Человек попал под дождь, кожа мокрая + ветерок....при интенсивном испарении (высыхании кожи) происходит переохлаждение тканей/простуда. Насчет обморожения - не уверен. Это надо так интенсивно обдувать кожу, чтобы пленку воды до испарения успеть перевести в лед.

"Трудящиеся" могут продолжать дальше

 

сухие сибирские морозы переносятся легче чем влажные питерские.

При -30....-40 градусов разница по влагосодержанию воздуха в Сибире и Питере мизерная. Проценты тут не играют особой роли.

[Boris]

Наконец, чем руководствовались санитары, когда назначили влажность 40-60% а не 0 и не 100. Вопрос, этому есть физическое обоснование, или ответ надо искать в области биологии?

При одинаковой температуре разные люди по-разному оценивают свой комфорт в зависимости от относительной влажности воздуха.

На этой диаграмме пятно в центре - это более 80% опрошенных сказали "мне кофортно", голубая ломаная полоска вокруг - сказали "еще комфортно". Область вокруг "пятна с каемочкой" - дискомфортно.

Возьмем, например, температуру +20 градусов и пройдем по вертикали по шкале влажности, увидим, как влажность воздуха влияет на субъективное ощущение комфорта. И сухо плохо, и влажно плохо. Причем тут теплопроводность?

 

чем руководствовались санитары, когда назначили влажность 40-60% а не 0 и не 100

Санитары "назначили", т.е. назвали оптимальной, относительную влажность в жилом помещении зимой примерно 30%, осенью-весной примерно 45%, а летом 50-60%.

Изменено 30 марта, 2010 пользователем Boris

[Windower]

Санитары "назначили", т.е. назвали оптимальной, относительную влажность в жилом помещении зимой примерно 30%, осенью-весной примерно 45%, а летом 50-60%.

Однако, в СанПиН 2.1.2.1002-00 Приложение 1 написано:

- в холодный период года оптимальная относительная влажность 45-30%, допустимая 60%;

- в тёплый период года оптимальная относительная влажность 60-30%, допустимая 65%.

[Леха]

Те, кто приезжали на выстаку в Н-ск в этом году могли на себе сравнить все прелести перепадов температур и влажности.

всю выставочную неделю было от -35 до -30. Обмороженных не было?

[Boris]

Однако, в СанПиН 2.1.2.1002-00 Приложение 1 написано:

- в холодный период года оптимальная относительная влажность 45-30%, допустимая 60%;

- в тёплый период года оптимальная относительная влажность 60-30%, допустимая 65%.

 

Володя, "холодный период года" имеет свое определение

http://slovari.yandex.ru/dict/trud/article/ot3/ot3-0362.htm

Это когда среднесуточная температура ниже +10, видел и "ниже +8". Т.е. это определение из области отопления. А по времени - это не только зима, но и осень с весной. Есть в других нормативах более корректное деление года - зима, лето, переходный период.

С точки зрения физики все гораздо корректнее, чем в нормативах. Нормы по воздухообмену постоянны и от времени года не зависят. Выбросы влаги от жильцов в объем квартиры тоже более-менее постоянны. А вот влагосодержание внешнего воздуха ПЛАВНО, а не по календарю, меняется в течение года в зависимости от температуры (кривая Моллье). Поэтому ФИЗИЧЕСКИ в течение года в квартире устанавливается определенная равновесная относительная влажность, чем холоднее на улице, тем ниже. Ее нельзя "назначить", она сама себя назначает. Нормальная влажность, грубо говоря, это влажность, установившаяся в нормальной квартире с нормальным отоплением и нормальной вентиляцией. В нормативах бессмысленно установить, например, зимой влажность 50%. Это или придется абсолютно во всех квартирах ставить увлажнители воздуха, что абсолютно нереально, или закрыть все герметично и дышать ядовитым воздухом, а влажность - из-под мышек от пота.

Про "допустимую влажность" 60% я уже подробно писал - это форс-мажор, а не нормальное использование квартиры в крейсерском режиме. 30% влажности ЛЕТОМ в средней полосе России физически вряд ли получится, это что-то необычное, слишком сухо. 50-60% - обычное явление.

[a-buz]

Теплопроводность воды превышает теплопроводность воздуха в 25 раз, соответственно, при увеличении абсолютной влажности воздуха на 1%, его теплопроводность увеличится на 25%.

 

Совершенно неверно!!!

Теплопроводность водяного пара МЕНЬШЕ, чем сухого вохдуха!

Вот водород - это ДА, на порядок больше.

 

 

http://www.alhimik.ru/sprav/tab16.htm

[Эндрю]

Никаких 25% не будет. Одно дело капли воды находятся в воздухе, другое дело находится пар (обычный газ с молекулярным весом 18).

 

В соответствии с вопросом, заданным автором темы, это попытка физического обоснования повышенной чувствительности человека к влажности. Любое объяснение или моделирование процесса предполагает его упрощение, но основой теплообмена между человеком и окружающей средой все же представляется разница температур и способность этой самой среды забирать тепло, чему повышенная влажность, безусловно способствует. Я взял для примера теплопроводность воды, написав при этом, что цифры не точны, поскольку цифрами о теплопроводности пара не располагаю. Она, конечно, зависит от температуры, но по поиску в Яндексе значительно (насколько - не пишут) выше теплопроводности воздуха (для перегретого пара ниже, но о нем речи не идет).

Если есть данные о параметрах водяного пара в атмосферном воздухе - поделитесь, пожалуйста.

[практик]

..Теплопроводность водяного пара МЕНЬШЕ, чем сухого вохдуха!..

Зато теплоемкость водяных паров больше теплоемкости воздуха, поэтому на нагревание холодного сырого воздуха расходуется больше тепла.

[Леха]

Совершенно неверно!!!

Теплопроводность водяного пара МЕНЬШЕ, чем сухого вохдуха!

Тогда почему в холодную сырую погоду +2 мерзнешь сильнее чем в -10?

Причем если нет ветра - то вроде не мерзнешь а если есть ветерок - то в +2 выдувает сильнее чем в -10???

[Boris]

Я взял для примера теплопроводность воды, написав при этом, что цифры не точны, поскольку цифрами о теплопроводности пара не располагаю.

Нельзя брать в данном случае теплопроводность воды. Это жидкость. В воздухе с различной влажностью нет ВОДЫ, там есть малая примесь ГАЗА под названием водяной пар. Этот ГАЗ (водяной пар) имеет свою теплопроводность, которая МЕНЬШЕ теплопроводности ВОЗДУХА в целом, т.е. влажный воздух МЕНЬШЕ проводит тепло. Хотя это мизерное различие. Потому что водяной пар - это МАЛАЯ примесь в ВОЗДУХЕ. Все есть в ссылке Толь Толича, я ее просто скопировал.

Перегретый пар тут ни причем, в табличке есть данные при 0 и +50 градусах. При этих температурах теплопроводность водяного пара ниже теплопроводности воздуха при тех же температурах.

 

ССЫЛКА.

Справочник

Коэффициенты теплопроводности газов при рабс = 1 атм [в Вт/(м*К)]

 

Источник: "Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии" /под ред. Романкова. Приложение.

Материал прислал Андрей, Черкассы (konwest@2mcl.com)

 

 

 

Газ

Температура, °С

 

0

50

100

200

 

Азот

0,0233

0,0267

0,0314

0,0384

 

Аммиак

0,0209

0,0256

0,0314

—

 

Водород

0,1628

0,1861

0,2210

0,2559

 

Водяной пар

0,0163

0,0198

0,0244

0,0326

 

Воздух

0,0244

0,0279

0,0326

0,0395

 

Кислород

0,0244

0,0291

0,0326

0,0407

 

Метан

0,0302

0,0361

0,0465

—

 

Монооксид углерода

0,0221

0,0244

—

—

 

Диоксид углерода

0,0140

0,0186

0,0233

0,0314

 

Этан

0,0174

0,0233

0,0314

—

 

Этилен

0,0163

0,0209

0,0267

—

 

 

Примечание. С допустимым приближением данными таблицы можно пользоваться и при давлениях порядка нескольких атм.

[Эндрю]

в табличке есть данные при 0 и +50 градусах. При этих температурах теплопроводность водяного пара ниже теплопроводности воздуха при тех же температурах.

 

Спасибо. Судя по цифрам, теплопроводность здесь, действительно, ни при чем. Но тогда должна быть другая причина тому, что человек больше мерзнет (теряет больше тепла) при повышенной влажности.

Может быть, как пишет уважаемый Практик, дело в более высокой теплоемкости водяных паров?

И далее о двух фазах в одном объеме. Туман (взвесь водных частиц) и морозная дымка при 40 град (взвесь ледяных частиц) видны визуально. Но, вероятно, они могут присутствовать в более низкой концентрации, не влияя на прозрачность воздуха, но оказывая охлаждающее воздействие?

Ваше мнение?

[Boris]

Спасибо. Судя по цифрам, теплопроводность здесь, действительно, ни при чем.

Так....с теплопроводностью разобрались

 

но основой теплообмена между человеком и окружающей средой все же представляется разница температур

Но тогда должна быть другая причина тому, что человек больше мерзнет (теряет больше тепла) при повышенной влажности.

Тогда почему в холодную сырую погоду +2 мерзнешь сильнее чем в -10?

Что-то я уже школьным учителем себя начинаю чувствовать...

Теплообмен человеческого тела с окружающим воздухом зависит не только от перепада температур тело-воздух. На поверхности тела есть пограничный слой. В застойном воздухе он играет роль "шубы". Лето...жарко...включаем ВЕНТИЛЯТОР....похолодало! Хотя в комнате температура и влажность воздуха остались прежними. Вспомним дамские веера в театре. Теплоотдача от нагретого тела зависит от его обдува, вспомните хотя бы вентилятор в автомобиле. Все эти сравнения Питера и Сибири кроме влажности воздуха (зимой абсолютная влажность практически одинаковая), имеют еще ветровую составляющую. В приморских городах всегда ветренее, чем на континенте.

Если уж сравнивать Питер и Иркутск, надо сравнивать корректно - при одинаковой температуре и СКОРОСТИ ветра.

Удачи "юным физикам" форума в познании истины

Может быть, как пишет уважаемый Практик, дело в более высокой теплоемкости водяных паров?

Вот если будет этих самых паров в воздухе 50/50, тогда и будет их существенное влияние. А пока 1-2% - не будет.

Изменено 31 марта, 2010 пользователем Boris

[ПРОФЕССОР]

В продолжение темы применительно к окнам. Я по-моему уже писал на форуме, что проводил в климатической камере со стандартным оконным блоком следующий экперимент. На первом этапе проводились обычные сертификационные испытания по определению приведённого сопротивления теплопередаче оконного блока, в холодной зоне создавалась температура холодной пятидневки (для Перьми -35). В теплой зоне проводились замеры температуры в соответствующих зонах неоднородности, замерялись тепловые потоки и расчитывалось R_пр. После этого в холодной зоне включали вентилятор( заранее занесённый в холодную камеру и установленный на определённом расстоянии в средней части оконного блока). Опять проводились замеры температуры поверхности оконного блока т тепловые потоки и расчитывалось R_пр оконного блока. Во втором вслучае R_пр оказалось ниже на 11%.

Для справки: в первом случае скорость воздуха около 2 м/сек,

коэф.теплоотдачи примерно 13,4 Вт/м^2оС, во втором - скорость воздуха около 15 м/сек, коэф. тепоотдачи - примерно 39,3. Вот такая загогулина, понимаешь.

Кстати, кто хочет больше узнать о процессе теплообмена человека с окружающей средой, настоятельно рекомендую книгу В.Н.Богословского "Строительная теплофизика", издание 3-е, 2006 год, изд-во "АВОК Северо-запад".

Изменено 31 марта, 2010 пользователем ПРОФЕССОР

[DeDmitry]

__________________________________________________________.pdf

Подброшу чтива для любопытствующих

И вот еще исследование, но не от строительных физиков, а от кухонно-пищевых, но тоже интересно

[Олег Д]

Мы рассматриваем по крайней мере три разных термодинамических системы. Баня. Комната. Улица в холодное время года. Механизмы теплоотдачи и их соотношение будут всякий раз различны и методика простых аналогий тут не поможет.

1. С баней в роде все понятно. Вода поданая на камни отбирает у них теплоту и превращается в перегретый пар, который тут же начинает конденсироваться на наиболее холодных поверхностях с выделением теплоты. Такой поверхностью в бане является кожа человека. Половина капелек воды на коже в парилке это не пот, а конденсат. Кроме того пар конденсируется на ограждающих поверхностях - потолке и стенах, что приводит к увеличению их температуры и повышает лучевую теплоотдачу от них к телу человека.

2. При высокой влажности в комнате не то что холодно, а не комфортно. Предположу, что механизм этого явления такой. В тканях человека в процессе жизнедеятельности образуется вода, которую постоянно нужно выделять. Для этого есть три основных способа. Нас интересует потоотделение и дыхание. При этом испарение с поверхности кожи зависит от относительной влажности воздуха, а испарение с поверхности легких в большей мере зависит от абсолютной влажности вдыхаемого воздуха. При высокой влажности воздуха в помещении из легких плохо выделяется образующаяся мокрота, что вызывает отечные явления в дыхательных путях. Пот плохо сохнет, что затрудняет выделительную работу кожи да к тому же он пропитывает одежду.

3. Про улицу не додумал.

[Леха]

про баню хорошо сказал понятно.

 

про комнату и улицу вопрос открыт.

 

повторю: почему в сыром климате субъективно холоднее чем в сухом?

 

(про духоту во влажном помещении тоже понятно, можно не писать.)

Изменено 31 марта, 2010 пользователем Леха

[Леха]

(сам себе два раза слил... )

Изменено 31 марта, 2010 пользователем Леха

[Dan-K]

НАшел обсуждение близлежащего вопроса на другом форуме по метеорологии

 

Напоминаю, что публикуемая на сайте Метеоцентр Te - эффективная температура - это характеристика комфортности с учётом влагосодержания воздуха. 

Чем больше в воздухе влаги, тем жарче и "душнее" погода (по ощущению человека). Из практики известно, что при малом влагосодержании воздуха (точка росы порядка +10 и менее) эффект "духоты" не наблюдается (Те при этом равна реальной температуре воздуха). Таким образом, Те - температура, которую имел бы воздух с малым влагосодержанием, вызывающий у человека такое же теплощущение, как реальный влажный воздух. 

На нашем сайте эффективная температура Те публикуется не только с учётом влажности, но и скорости ветра ("wind chill" - показатель, используемый Национальной Метеослужбой США с ноября 2001 года (прежняя версия существовала с 1945 года) и рекомендуемый к применению в любых регионах земного шара; см. 

http://www.nws.noaa.gov/om/notification/notif-01/s cn01-49chill.txt 
http://www.nws.noaa.gov/om/windchill/index.shtml 
http://kyclim.wku.edu/factsheets/new_wind_chill/). 

Заметим, что для расчёта wind chill скорость ветра должна браться для высоты 1.5 м, на этой высоте она примерно в 2 раза меньше, чем на стандартной высоте измерения скорости ветра (10-12 м); таким образом, при расчёте Те мы используем половинное значение измеренной на метеостанциях средней скорости ветра. 


http://meteocenter.net/weather/factcomment.htm 



Как связана комфортность погоды с влагосодержанием воздуха? 

Чем больше влаги (в абсолютных величинах) содержит воздух, тем дискомфортнее погода (развивается эффект духоты). Очень удобной характеристикой влагосодержания воздуха является точка росы (температура, до которой должен охладиться данный воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения, то есть чтобы относительная влажность увеличилась до 100%). Примерное эмпирическое (установленное на практике) соотношение между точкой росы и комфортностью погоды таково: 

точка росы +7° и менее - отличная комфортность (духота отсутствует) 
+8...+11° - хорошая комфортность (духота отсутствует) 
+12...+15° - удовлетворительная комфортность (слабая духота) 
+16...+19° - дискомфорт (умеренная духота) 
+20° и выше - чрезвычайный дискомфорт (сильная духота) 
Разумеется, помимо влагосодержания воздуха, комфортность погоды определяется и другими метеовеличинами (температурой воздуха, скоростью ветра, интенсивностью солнечной энергии, характером облачности и осадков). 

http://meteocenter.net/faq.htm 

В общем, Те - комбинация 2-х параметров: 
1) wind chill - общемировая стандартная методика, учитывающая влияние скорости ветра на комфорт; 
2) влияние на человека эффекта духоты, определяемого точкой росы (развивается при точке росы выше +7° и в общем пропорционален фактическому парциальному давлению водяного пара). 

При достаточно теплой погоде человек охлаждается примерно как влажный термометр в психрометре. При невысокой влажности даже при Т +40 и выше поверхность кожи человека, смоченная пОтом (а если пота нет - влага в организме подошла к минимуму - человек получит тепловой удар или вообще умрёт), стремится (отчасти, конечно, ибо пот покрывает-таки не всё тело) к Т смоченного термометра. Так что охлажение существует даже в сильную жару, ну кроме может быть Индии и подобных регионов, где жара сопровождается чудовищной влажностью.

Изменено 31 марта, 2010 пользователем Dan-K

[Dan-K]

КЛИМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ/ БИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

ЭТОТ УЖАСНЫЙ РУССКИЙ КЛИМАТ

Новые санитарные нормы по температуре для Украины