Влажный воздух можно рассматривать как смесь сухого воздуха и водяного пара (жидкую и твердую фазы воды в воздухе пока считаем отсутствующими).
Используя законы для смесей газов, получим, что давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара:
Р = Рв + Рп. (7.1)
Для наглядности представления основных характеристик влажного воздуха изобразим в Р,v- диаграмме (рис.7.1) состояния водяного пара во влажном воздухе. В качестве определяющих параметров водяного пара во влажном воздухе используются температура воздуха
t и парциальное давление водяного пара Рп.
Водяной пар во влажном воздухе может находиться в трех состояниях (рис.7.1): точка 1 – перегретый пар, точка 2 – сухой насыщенный пар, точка 3 – влажный насыщенный пар (сухой насыщенный пар плюс капельки жидкости в состоянии насыщения). Высшим пределом парциального давления водяных паров при данной температуре воздуха t является давление насыщения пара Рп max = Рн.
Абсолютная влажность r – это массовое количество водяных паров в одном кубическом метре влажного воздуха. Для ее определения используется величина, обратная удельному объему водяного пара при Рп и t, r=1/v (кг/м3). Действительно, по закону Дальтона водяной пар занимает весь объем смеси, а его плотность соответствует массе водяного пара в одном кубическом метре влажного воздуха.
Необходимо отметить, что абсолютная влажность воздуха характеризует содержание в воздухе только одной – паровой фазы воды.
Относительная влажность j – это отношение абсолютной влажности к максимально возможной влажности воздуха при данной температуре:
, (7.2)
где r" и v" – максимальная абсолютная влажность воздуха и удельный объем сухого насыщенного водяного пара при данной температуре t.
Относительная влажность воздуха характеризует потенциальную возможность воздуха испарять влагу и забирать в себя пар из окружающей среды при данной температуре.
Различают 3 состояния влажного воздуха.
1. Ненасыщенный влажный воздух – j<100 %, Рп<Рн, r<r", водяной пар во влажном воздухе в виде перегретого пара (точка 1).
2. Насыщенный влажный воздух – j=100 %, Рп=Рн, r=r", водяной пар во влажном воздухе в виде сухого насыщенного пара (точка 2).
3. Перенасыщенный влажный воздух – j=100 %, Рп=Рн, r=r", кроме сухого насыщенного пара в воздухе находятся капельки воды в состоянии насыщения или льда, снега (точка 3 при наличии капелек воды).
В технике используется такая характеристика влажного воздуха, как температураточки росы. Это такая температура, начиная с которой при охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении из него начинается выпадение капелек воды (соответствует температуре точки А процесса 1А, рис. 7.1). При снижении температуры воздуха ниже температуры точки росы при постоянном давлении всей смеси и постоянном содержании в ней H2О (процесс АВ) парциальное давление водяного пара уменьшается (Рвп<Рп), количество сухого насыщенного пара уменьшается, а количество капелек воды увеличивается. В этом случае в P,v- диаграмме процесс АВ пойдет в области влажного пара с уменьшением степени сухости по мере снижения температуры.