Temperatura punktu rosy - Polski Serwis Naukowy

Temperatura punktu rosy lub punkt rosy – temperatura, w której, przy danym składzie gazu lub mieszaniny gazów i ustalonym ciśnieniu, może rozpocząć się proces skraplania gazu lub wybranego składnika mieszaniny gazu.

Rozpatrywany składnik gazu (np. para wodna) ma w obecnej 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 staje się nasycona (przy zastanym składzie i ciśnieniu powietrza), a poniżej tej temperatury staje się przesycona i skrapla się lub resublimuje.

Temperatura – jedna z podstawowych ) w termodynamice, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Resublimacja (desublimacja) – przejście fazowe, polegające na bezpośrednim przechodzeniu substancji z fazy gazowej (pary) w fazę stałą z pominięciem stanu ciekłego. Resublimacja jest procesem odwrotnym do sublimacji. W wyniku resublimacji wody (pary wodnej) powstaje szron. Resublimacja, w połączeniu z sublimacją lub parowaniem, jest wykorzystywana do oczyszczania lub rozdzielania substancji i otrzymywania jej w postaci drobnych kryształów (jest to m.in. metoda oczyszczania jodu).

Zjawisko znalazło zastosowanie do budowy psychrometrów, laboratoryjnych przyrządów do pomiaru wilgotności powietrza. 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 zawartość pary w powietrzu.

Meteorologia (gr. metéōron (μετέωρον) - unoszący się w powietrzu, lógos (λόγος)- słowo, wiedza) - nauka zajmująca się badaniem zjawisk fizycznych i procesów zachodzących w atmosferze, szczególnie w jej niższej warstwie - troposferze. Bada, jak te procesy wpływają na przebieg procesów atmosferycznych i stan pogody na danym obszarze.

Podstawa chmur – najniższa wysokość widzialnej części chmury. Podstawa chmur jest podawana w metrach, stopach (ponad powierzchnią ziemi), lub podawane jest ciśnienie, na którym znajduje się podstawa chmury.

Meteorologia

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, paralotniarstwo), ponieważ stanowi, w normalnych warunkach, górne ograniczenie dla wznoszącego się w kominie termicznym statku powietrznego.

Komin termiczny - pionowy, wznoszący prąd powietrza, wywołany na przykład nierównomiernym nagrzaniem podłoża przez słońce. Częstą oznaką występowania kominów termicznych są chmury cumulus. Kominy termiczne "poruszają się wraz z wiatrem", czyli komin jest na ukos względem wiatru, kominy termiczne wykorzystują szybownicy, aby móc latać. W kominie termicznym zachodzi cyrkulacja powietrza, ciepłe powietrze idzie ku chmurze, natomiast obok zimne zmierza ku ziemi, aby się ogrzać.

Paralotniarstwo – sport i forma rekreacji polegająca na lataniu przy użyciu paralotni. Jest jednym z najpopularniejszych (szczególnie w Europie i Ameryce Południowej) sportów lotniczych. Paralotniarstwo jest często mylone z lotniarstwem. Zasadniczą różnicą jest brak sztywnych elementów konstrukcyjnych w paralotni.

Zależności

Przybliżona zależność na wyznaczenie temperatury punktu rosy: $T_d=\sqrt[8]{\frac{H}{100}} \cdot[112 +(0,9 \cdot T)]+ (0,1 \cdot T)- 112$

Td – temperatura punktu rosy [°C]

T – temperatura [°C]

H – wilgotność względna w %

Ciśnienie (E) równowagi pary wodnej z wodą w zależności od temperatury (t) określa przybliżony wzór: $E_{\rm w} (t_{\rm d})= E_0 \cdot \exp \left( \frac{17{,}5043 \cdot t_{\rm d}}{241{,}2\,^{\circ}\mathrm{C} + t_{\rm d}} \right) \qquad\qquad (1.1.)$

dla:

Para wodna - stan gazowy wody. Jako prawie czysty gaz, występuje w naturze w gejzerach, w gorących jaskiniach, jest wyrzucana z podziemi, jest wytwarzana i używana w technice oraz w gospodarstwie domowym. Jest też składnikiem powietrza atmosferycznego, jej zawartość w powietrzu zmienia się.

$-30~^{\circ}\mathrm{C} \; \leqslant \;t\; \leqslant \; 70~^{\circ}\mathrm{C}$

Znaczenie indeksów dolnych: d – dla punktu rosy, w – dla wody jako cieczy, f – dla wody jako lodu. $E_0 (t=0~^{\circ}\mathrm{C}) = 6{,}11213~{\rm hPa}$

Równowagę pary wodnej z lodem określa wzór: $E_{\rm i} (t_{\rm f})= E_0 \cdot \exp \left( \frac{22{,}4433 \cdot t_{\rm f}}{272{,}186\,^{\circ}\mathrm{C} + t_{\rm f}} \right) \qquad\qquad (1.2.)$

gdzie: $-60~^{\circ}\mathrm{C} \; \leqslant \;t\; \leqslant \; 0~^{\circ}\mathrm{C}$ $E_0 (t = 0~^{\circ}\mathrm{C}) = 6{,}11153~{\rm hPa}$

Z wzorów tych wynikają wzory na określenie temperatury punktu rosy: $t_{\rm d} (E_{\rm w})= \frac{ 241{,}2 \cdot \left( \ln E_{\rm w} - \ln 6{,}11213 \right)}{17{,}5043 - \left( \ln E_{\rm w} - \ln 6{,}11213 \right)} \qquad\qquad (1.3.)$

dla: $0{,}5106~{\rm hPa} \; \leqslant \;E_{\rm w}\; \leqslant \; 311{,}7731~{\rm hPa}$

A w przypadku szronienia: $t_{\rm f} (E_{\rm i})= \frac{272{,}186 \cdot \left( \ln E_{\rm i} - \ln 6{,}11153 \right)}{22{,}4433 - \left( \ln E_{\rm i} - \ln 6{,}11153 \right)} \qquad\qquad (1.4.)$

dla: $0{,}010753~{\rm hPa} \; \leqslant \;E_{\rm i}\; \leqslant \; 6{,}11153~{\rm hPa}$

Wilgotność względną powietrza na podstawie temperatury punktu rosy określa wzór: $\varphi=\frac{E \left( t_{\rm d} \right) }{E \left( t \right) }\cdot 100\% \qquad \qquad (2.1.)$ $E \left( t_{\rm d} \right) = \frac{\varphi \cdot E \left( t \right)}{100\%} \qquad \qquad (2.2.)$

Temperaturę punktu rosy dla znanej temperatury (t) i wilgotności względnej (φ) powietrza określają wzory: $t_{\rm d} \left( \varphi,\;t \right) = \frac{241{,}2 \cdot \ln \left( \frac{\varphi}{100\%} \right) + \frac{4222{,}03716 \cdot t}{241{,}2 + t}}{17{,}5043 - \ln \left( \frac{\varphi}{100\%} \right) - \frac{17{,}5043 \cdot t}{241{,}2 + t}} \qquad \qquad (2.3.)$ $t_{\rm f} \left( \varphi,\;t \right) = \frac{272{,}186 \cdot \ln \left( \frac{\varphi}{100\%} \right) + \frac{6107{,}85384 \cdot t}{272{,}186 + t}}{22{,}4433 - \ln \left( \frac{\varphi}{100\%} \right) - \frac{22{,}4433 \cdot t}{272{,}186 + t}} \qquad \qquad (2.4.)$

Zależność między temperaturą w skali Celsjusza a Kelwina wyraża wzór: $T_{\rm d} = \frac{\left( t_{\rm d} + 273{,}15\,^{\circ}\mathrm{C}\right)\cdot 1\operatorname{K}}{1\,^{\circ}\mathrm{C}}$ $T_{\rm f} = \frac{\left( t_{\rm f} + 273{,}15\,^{\circ}\mathrm{C}\right)\cdot 1\operatorname{K}}{1\,^{\circ}\mathrm{C}}$

Zobacz też

wilgotność powietrza

Linki zewnętrzne

Tabela z wartościami temperatury punktu rosy dla wody