【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎自學教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學基礎自學內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學叢書6677版』上傳成文字版。

第七章物態(tài)的變化

【山話||? 本系列專欄中的力單位達因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的?！??

§7-15空氣的濕度

【01】空氣里所含有水汽的多少對大氣中所發(fā)生的現(xiàn)象起著很大的影響，如云、雨、露、霜的出現(xiàn)都和它有著直接的關系。而空氣的干濕程度又和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系。如果空氣太干燥，植物就要枯萎；而空氣太潮濕呢，又會延遲植物開花結實和籽粒成熟的時間。在暖房中培植蔬菜、蘑菇要非常注意調節(jié)室內(nèi)的潮濕程度，才能使它們很好地生長，在采桑養(yǎng)蠶的副業(yè)中，也要充分注意到室內(nèi)的干濕程度，因為桑葉的干濕程度直接影響著蠶的正常發(fā)育。此外，在紡織廠中，如果空氣太干燥，棉紗容易斷頭；如果空氣太潮濕，棉紗又容易發(fā)霉。對于發(fā)電廠來說，太潮濕的空氣甚至會使發(fā)電機里的繞阻發(fā)霉，上述事例都說明空氣中所含有水汽的多少與人們的生活和勞動生產(chǎn)有著直接的關系。所以我們必須很好地掌握與這方面有關的知識。

【02】在一定的溫度下，在一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕?？諝獾母蓾癯潭冉凶鰸穸取?/p>

【03】量度空氣濕度的方法有兩種：一種是用空氣中實際含有水汽的密度來量度，這叫做絕對濕度，通常以 1 立方米空氣內(nèi)所含有的水汽的克數(shù)來表示。氣體定律告訴我們，汽的壓強是隨著汽密度的增加而增加的。所以，空氣里的絕對濕度的大小也可以通過水汽壓強來表示。實際上，從表7·10中可以看出，水汽密度的數(shù)值與以毫米高水銀柱表示的同溫度飽和水汽壓強的數(shù)值很接近。因此為了方便起見，我們也常以水汽壓的毫米高水銀柱的數(shù)值來計算空氣的干濕程度。從而也可以將空氣里所含有的水汽的壓強大小，叫做空氣的絕對濕度。

【04】僅僅知道了絕對濕度還是不夠的，它還不能全面地表達出空氣的干濕程度，因為空氣的千濕程度和空氣中所含有的水汽量接近飽和的程度有關，而和空氣中含有水汽的絕對量卻沒有直接的關系。例如空氣中所含有的水汽的壓強同樣等于 12.79 毫米高水銀柱時，在炎熱的夏夫中午（約35°C），人們并不感到潮濕，因為這時離水汽飽和汽壓還很遠，物體中的水分還能夠繼續(xù)蒸發(fā)。而在較冷的秋天（約15°C），人們卻會感到很潮濕，因為這時的水汽壓已經(jīng)達到過飽和，水分不但不能蒸發(fā)，而且還要凝結成水，所以我們把空氣中實際所含有的水汽的密度 ρ? 與同溫度時飽和水汽密度 ρ? 的百分比 ρ?/ρ?×100%叫做相對濕度。當然我們也可以用水汽壓強的比來表示：設 p 代表實際水蒸汽的壓強，P 代表同溫度時飽和蒸氣的壓強，則相對濕度 B 就是：? 。

【05】例如空氣中含有水汽的壓強是 12.79 毫米篙水銀柱，在 35°C 時（飽和汽壓為 44.55 毫米高水銀柱）空氣的相對濕度是?，而在 15°C 時（飽和汽壓是 12.79 毫米高水銀柱），相對濕度是 100%? 。

【06】我們已經(jīng)知道了絕對濕度和相對濕度的意義，現(xiàn)在我們就來比較全面地敘述一下空氣的干濕程度。在這里還要注意的是這兩個物理量之間并沒有什么函數(shù)關系。

【07】例如，溫度愈高，則水蒸發(fā)得愈快，于是空氣里的水汽也就相應地增多，所以在一天之中，往往是中午的絕對濕度比夜晚來得大；在一年之中，又是夏季的絕對濕度比冬季大。但是由于空氣的飽和汽壓也要隨著溫度的變化而變化，所以又可能是中午的相對濕度比夜晚的??；冬天的相對濕度比夏天的大。

【08】由于在某一溫度時的飽和水汽壓可以在表7·11中查出，因此知道了絕對濕度就可以計算出相對濕度；反過來，知道了相對濕度，也可以計算出絕對濕度來。

例8.空氣的溫度是 10°C，空氣里水汽的壓強是 8 毫米高水銀柱，求這時空氣的相對濕度。

【解】空氣的絕對濕度 p＝8毫米高水銀柱，從飽和水汽壓表中查出 10°C 時的飽和水汽壓 P＝9.21毫米高水銀柱。所以，? 。

例9.室內(nèi)空氣的溫度是 25℃，空氣的相對濕度是 65%，問空氣的絕對濕度等于多少？

【解】從飽和水汽壓表中查出 25°C 時的飽和水汽壓 P＝23.76毫米高水銀柱。所以，。

干濕泡濕度計

【09】我們可以利用儀器來直接測得空氣的濕度。這種儀器叫做濕度計。一般常用的是干濕泡濕度計，因為它的精確度比較高。

【10】干濕泡濕度計（圖7·30）是由兩個相同的溫度計 A 和 B 組成的。我們把它們并排地裝在木板上，在左邊溫度計的玻璃管泡上包有紗布，紗布的下端浸在盛有水的瓶子 C 里。瓶子里的水由于毛細作用而沿著紗布上升。但是右邊的溫度計的玻璃管泡卻是干的，它和通常的溫度計相同，用來表示空氣的溫度。由于紗布上的水分在蒸發(fā)時需要吸收熱量，所以左邊溫度計的讀數(shù)一般總比右邊的來得低一些。兩溫度計刻度所示的溫度差就叫做干濕泡溫度差。我們知道蒸發(fā)的快慢和空氣的相對濕度有關。相對濕度越小，則越容易蒸發(fā)；相對濕度越大，即接近于飽和狀態(tài)，水就越不容易蒸發(fā)。所以要是空氣的相對濕度越小，則干濕泡溫度差就越大；反之，空氣的相對濕度越大，干濕泡溫度差就越小。這樣，知道了兩溫度計的讀數(shù)差及當時的空氣溫度，利用表7·12就可以得到空氣的相對濕度。例如，設干泡溫度計所指示的溫度是 22℃，濕泡溫度計所指示的是 16°℃，兩泡的溫度差是 6℃，我們就可以先在表中所示溫度一行找到 22℃，又在溫差一行找到6°C? 。再把 22°C 橫向與 6°C 豎行對齊，結果就找到了數(shù)值 54。它的意思就是說相對濕度是 54%? 。

毛發(fā)濕度計

【11】我們?nèi)说念^發(fā)有一種特性，它吸收空氣中水汽的多少是隨相對濕度的增大而增加的，而毛發(fā)的長短又和它所含有的水分多少有關。利用這一變化就可以制造毛發(fā)濕度計，它的構造如圖7·31所示。把脫了脂的經(jīng)過適當方法處理過的頭發(fā)的一端固定在木架上，并在頭發(fā)的另一端懸掛一個小砝碼。為了能夠看清楚頭發(fā)長短的變化起見，將頭發(fā)繞過一個滑輪，同時在滑輪上安上一個很長的指針。由于小砝碼本身的重量作用，而使頭發(fā)緊緊地壓在滑輪上。當頭發(fā)伸長時，滑輪就作順時針方向的轉動，并帶動它上面的指針沿著弧形向下偏轉，而當頭發(fā)縮短時，指針則向上轉動。設空氣完全干燥時，指針所指的地方算作 0?？諝庵兴羝_到飽和狀態(tài)時，指針所指的地方算作 100，再用千濕泡濕度計和它相核對，刻出其他度數(shù)，這樣就可以直接測出空氣的相對濕度了。毛發(fā)濕度計的優(yōu)點是比干濕泡濕度計的構造簡單，用起來也比較方便，但缺點是不夠推確。

露點濕度計

【12】除了以上兩種濕度計以外，我們還應用了一種露點濕度計，為了理解露點濕度計的原理，讓我們先來介紹一下什么叫做露點。在飽和汽的性質中，我們已經(jīng)知道，降低溫度能夠使具有一定質量和體積的未飽和汽變成飽和汽。所以，保持空氣中水汽的含量不變，而降低溫度到某數(shù)值時，空氣里的未飽和汽也能變成飽和汽，而這個溫度就叫做露點。

【13】怎樣來測量露點呢？這可以用露點濕度計來進行（圖7·32）。在一個表面極為光滑的金屬盒里盛有乙醚，盒蓋上開有三個小孔，在一個小孔內(nèi)插入一支溫度計；另一個小孔內(nèi)插入一根彎曲的玻璃管，其一端浸到乙醚中，空氣可以由這根管子進入金屬盒內(nèi)；第三個小孔是出氣孔。用打氣筒向盒內(nèi)打氣時，乙醚就迅速蒸發(fā)，同時吸收周圍空氣里的熱量而使周圍空氣溫度降低。當降到一定溫度時，金屬盒附近空氣里的水汽達到飽和，于是盒面上就出現(xiàn)了一層很薄的細露珠。記下當時的溫度 T?，這一溫度已較露點略低，以后停止打氣以使金屬盒的溫度逐漸回升。等到金屬面上的露珠完全消失時，再記下溫度 T?，這一溫度已較露點略高。T? 和 T? 的平均溫度就是露點。為了更正確地覺察出露珠的出現(xiàn)和消失，可以在盒壁的周圍加止一個用同樣的金屬制成的邊框，讓邊框和盒壁之間留有小縫，于是邊框的溫度比盒壁冷得慢，比較邊框和盒壁兩表面的狀態(tài)，就能夠很準確地測出露珠出現(xiàn)時的溫度。

【14】知道露點以后，就能夠求得原來空氣里水汽的絕對濕度和相對濕度，這又是什么原因呢？這是因為當盒里的溫度降低到露點時，周圍空氣中的水汽雖然呈飽和狀態(tài)，但是空氣中水汽的含量卻并沒有改變，也就是說水汽的壓強并沒有改變，而只是由于盒周圍溫度降低使得它從未飽和變?yōu)轱柡土T了，因此露點時的飽和水汽壓跟空氣中原有的未飽和水汽壓相等，也就是露點時的飽和汽壓跟原來溫度時空氣的絕對濕度相等。

【15】舉例來說，今天的氣溫是 20℃，空氣中含有一定量的未飽和水汽，用露點濕度計測得的露點是 12℃，由表7·11查出 12°C 時的飽和汽壓是 10.52 毫米高水銀柱，也就是說原來空氣中的水汽壓（或它的絕對濕度）是 10.52 毫米高水銀柱。而 20°C 時的飽和汽壓是 17.54 毫米高水銀柱。根據(jù)相對濕度的定義?? 。

【16】空氣的溫度下降到露點時，空氣中的水汽就凝結成露，如果露點低于 0℃，那么，水汽就直接凝結成霜。

【17】露點的測定對于農(nóng)業(yè)具有重大的意義，知道了露點可以預料夜間有無霜凍出現(xiàn)。如果露點在 0°C 以上，那末結霜的可能性是很小的。因為當溫度還不到 0°C 時水汽就開始凝結，同時放出熱量，阻止氣溫繼續(xù)下降，使溫度保持在 0°C 以上，而不致于有霜出現(xiàn)。當空氣很干燥時，露點可能低于 0°C，只有當溫度降到 0℃ 以下時，水汽才開始凝結成霜。霜凍對晚秋作物特別有害，所以在得到了霜凍預報后，就要采取預防措施，如在田野里燃起火堆，使所產(chǎn)生的煙氣包圍田野，防止過分強烈的冷卻而使農(nóng)作物遭受凍傷。

例10.氣溫是25°C 時，空氣的相對濕度等于 60%? 。問氣溫降低到多少度時才會有露珠出現(xiàn)？

【解】

????????先計算出 25°C 時的絕對濕度。從表7·11中查出 25°C 時的飽和汽壓是 23.76 毫米高水銀柱。所以，空氣的絕對濕度 p＝60%×23.76毫米高水銀柱＝14.3毫米高水銀柱。

????????再從表7·11查出 14.3 毫米高水銀柱所對應的溫度是介于 16°C 與 17°C 之間，即露點介于 16°C 與 17°C 之間。因此可以知道，氣溫降低到 17°C 以下時，才能出現(xiàn)露珠。

例11.已知 6°C 時的相對濕度是 55%，問夜間會不會有霜凍現(xiàn)象？

【解】

????????由表7·11查得 6°C 時的飽和水汽壓為 7.01 毫米高水銀柱，此時空氣絕對濕度為 p＝7.01×55%毫米高水銀柱＝3.86毫米高水銀柱。

????????再查表7·11知道：與飽和水汽壓為 3.86 毫米水銀柱相對應的溫度約為－2℃，即露點約為－2°C，所以有霜凍出現(xiàn)的可能。

習題7-15

1、如果在冬天和夏天，白天和夜間空氣的絕對濕度是相同的，問它們的相對濕度是否也相同？如果不同，那么什么時侯比較大？什么時侯比較??？

2、為什么戴眼鏡的人在冬天由街上進入到屋里時，鏡片總要模糊的呢？

3、空氣的溫度 t＝20℃，露點 t?＝9℃，求它的絕對濕度和相對濕度?！鞠鄬穸葹?9.1%】

4、如果空氣的溫度 t＝18°C，相對濕度 B＝60%，試求露點?！?0.1°C】

5、如果白天空氣的溫度 t＝22℃，相對濕度 B＝60%，而夜間土壤的溫度降到 10°C，那么第二天早晨能不能看見露水呢？

6、白天空氣的溫度 t＝0℃，相對濕度 B＝70%，夜間土壤溫度下降到－5°C，那么夜里有沒有霜凍出現(xiàn)呢？

7、用干濕泡濕度計測定濕度，如果干泡溫度計所指示的溫度各為 10℃、18°C、24°C時，濕泡溫度計的相應溫度各為 8℃、14℃、18℃，試根據(jù)表7·12求出各個不同情況下的相對濕度。