露點(diǎn)儀和溫濕度計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)
濕度計(jì)和露點(diǎn)儀的科普知識(shí)
1、概述
濕度，它是指氣體（或空氣）中水蒸氣的含量。空氣中液態(tài)或固態(tài)的水不算在濕度中。不含水蒸氣的空氣被稱(chēng)為干空氣。由于大氣中的水蒸氣可以占空氣體積的0%到4%，一般在列出空氣中各種氣體的成分的時(shí)候是指這些成分在干空氣中所占的成分。
武漢我公司**代理的美國(guó)迪克森公司的溫濕度記錄儀，正是測(cè)量空氣和氣體的溫度和濕度的儀器，可測(cè)量環(huán)境、試驗(yàn)場(chǎng)、試驗(yàn)箱、過(guò)程氣體的溫度和濕度。
空氣（或氣體，以下同）的溫度越高，它容納水蒸氣的能力就越高。雖然水蒸氣可以與空氣中的部分成分（比如懸浮的灰塵中的鹽）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，或者被多孔的粒子吸收，但這些過(guò)程或反應(yīng)所占的比例非常小，相反的大多數(shù)水蒸氣可以溶解在空氣中。干空氣一般可以看作一種理想氣體，但隨著其中水汽成分的增高它的理想性越來(lái)越低。這時(shí)只有使用范德華方程才能描寫(xiě)它的性能。
理論上“空氣中的水蒸氣飽和”這個(gè)說(shuō)法是不正確的，因?yàn)榭諝庵械乃魵獾娘柡投扰c空氣的成分本身無(wú)關(guān)，而只與水蒸氣的溫度有關(guān)。在同一溫度下真空中的水蒸氣的飽和度與空氣中的水蒸氣的飽和度實(shí)際上是一樣高的。但出于簡(jiǎn)化一般人們（甚至在科學(xué)界）使用“空氣中溶解的水蒸氣”或“空氣中的水蒸氣飽和”這樣的詞句。在這篇文章中我們也使用這些常用的詞句。
假如飽和的空氣的溫度降低到露點(diǎn)以下和空氣中有凝結(jié)核（比如霧劑）的話（在自然界一般總有凝結(jié)核存在），空氣中的水就會(huì)凝結(jié)。云、窗戶玻璃和其它冷的表面上的凝結(jié)水、露和霧、人在冷空氣中哈出的汽等等許多現(xiàn)象就是這樣形成的。偶爾（或在實(shí)驗(yàn)室中人工造成的）水蒸氣可以在露點(diǎn)以下也不凝結(jié)。這個(gè)現(xiàn)象叫做過(guò)飽和。
空氣中水蒸氣的溶解量隨溫度不同而變化。一立方米空氣可以在10攝氏度下溶解9.41克水，在30攝氏度下溶解30.38克水。溫度越高，空氣中水蒸氣的溶解量越大。
2、測(cè)量
濕度測(cè)量的歷史：濕度和溫度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來(lái)進(jìn)行表示較為困難。濕度計(jì)測(cè)的歷史可以追溯到中國(guó)的天秤型(公元前179年)為*早的濕度計(jì)測(cè)。(溫度計(jì)測(cè)可追溯到記載的希臘時(shí)代的溫度計(jì))。
在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。多個(gè)物理量被用來(lái)表示空氣（或氣體）的濕度。下面列出*常用的幾個(gè)：
（1）蒸汽壓
（2）**濕度
（3）相對(duì)濕度
（4）比濕
（5）露點(diǎn)
用來(lái)測(cè)量濕度的儀器叫做濕度計(jì)，如TH300、TM320等。有的濕度計(jì)能同時(shí)測(cè)量氣體溫度，故稱(chēng)為溫濕度計(jì)。用來(lái)測(cè)量露點(diǎn)的儀器叫做露點(diǎn)儀，如XPDM、SADP等，或者微水儀。關(guān)于測(cè)量設(shè)備的原理和使用方法以及選型注意事項(xiàng)等詳細(xì)資料電子版可向武漢我公司免費(fèi)索要。
（1）**濕度
**濕度是一定體積的空氣（或氣體）中含有的水蒸氣的質(zhì)量，一般其單位是克/立方米（g/m3）。**濕度的*大限度是飽和狀態(tài)下的*高濕度。**濕度只有與溫度一起才有意義，因?yàn)榭諝庵心軌蚝械臐穸鹊牧侩S溫度而變化，在不同的高度（即氣體壓力）中**濕度也不同，因?yàn)殡S著高度的變化空氣的體積變化。但**濕度越靠近*高濕度，它隨高度的變化就越小。
下面是計(jì)算**濕度的公式：
ρw = e /(Rw×T) = m / V
其中的符號(hào)分別是：
e–蒸汽壓，單位是帕斯卡
Rw –水的氣體常數(shù)=461.52J/(kg K)
T–溫度，單位是開(kāi)爾文
m–在空氣中溶解的水的質(zhì)量，單位是克
V–空氣的體積，單位是立方米
（2）相對(duì)濕度(RH)
相對(duì)濕度(RH)是**濕度與*高濕度（或稱(chēng)飽和濕度）之間的比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。相對(duì)濕度為100%的空氣是飽和的空氣。相對(duì)濕度是50%的空氣含有達(dá)到同溫度的空氣的飽和點(diǎn)的一半的水蒸氣。相對(duì)濕度超過(guò)100%的空氣中的水蒸氣一般凝結(jié)出來(lái)。隨著溫度的增高，空氣中可以含的水就越多。也就是說(shuō)，在同樣多的水蒸氣的情況下，溫度降低，相對(duì)濕度就會(huì)升高；溫度升高，相對(duì)濕度就會(huì)下降低。因此在提供相對(duì)濕度的同時(shí)也必須提供溫度的數(shù)據(jù)。通過(guò)*高濕度和溫度也可以計(jì)算出露點(diǎn)。
武漢我公司**代理的美國(guó)迪克森公司的溫濕度記錄儀可滿足測(cè)量空氣和氣體的溫度和濕度的要求。
以下是計(jì)算相對(duì)濕度的公式：
Φ= ρw /ρw,max ×100% = e / E×100% = s / S×100%
其中的符號(hào)分別是：
ρw–**濕度，單位是克/立方米
ρw,max–*高濕度，單位是克/立方米
e–蒸汽壓，單位是帕斯卡
E–飽和蒸汽壓，單位是帕斯卡
s–比濕，單位是克/千克
S–*高比濕，單位是克/千克
（3）露點(diǎn)
露點(diǎn)（Dew point，簡(jiǎn)稱(chēng)DP）或露點(diǎn)溫度，是在固定氣壓之下，氣體中所含的氣態(tài)水達(dá)到飽和而凝結(jié)成液態(tài)水所需要降至的溫度。在這溫度時(shí)，凝結(jié)的水飄浮在氣體中稱(chēng)為霧、而沾在固體表面上時(shí)則稱(chēng)為露，因而得名露點(diǎn)。
武漢我公司總代理的美國(guó)森特（XENTAUR）公司和英國(guó)肖氏（SHAW）公司的露點(diǎn)儀產(chǎn)品，即是測(cè)量壓縮空氣、氫氣、氮?dú)獾葰怏w的露點(diǎn)值。
當(dāng)露點(diǎn)降到冰點(diǎn)以下時(shí)，此時(shí)從氣體中析出的水汽并不會(huì)結(jié)成液態(tài)水，而是直接凝固成固態(tài)的水，微細(xì)的冰粒沾在其他物體的表面上型成霜，這時(shí)的露點(diǎn)亦會(huì)被稱(chēng)為霜點(diǎn)（Frost Point）。
露點(diǎn)與另一個(gè)常用濕度指標(biāo)相對(duì)濕度有所關(guān)聯(lián)。相度濕度越高，露點(diǎn)會(huì)越接近氣溫；當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)，露點(diǎn)與氣溫相等。當(dāng)露點(diǎn)不變時(shí)，相度濕度與氣溫成反比。
透過(guò)露點(diǎn)就可以知道出氣體中的水汽含量，因而露點(diǎn)是一項(xiàng)**濕度的指標(biāo)。因而在天氣圖上，一般都以露點(diǎn)來(lái)表示氣象站的濕度。
氣體中的水汽增減與其他氣體無(wú)關(guān)。當(dāng)溫度到達(dá)露點(diǎn)時(shí)，不論其他氣體存在與否，露也會(huì)開(kāi)始形成。露點(diǎn)也就是水汽分壓的單調(diào)函數(shù)。
露點(diǎn)亦會(huì)被看作氣體干燥性能以及含水量大小的指標(biāo)特征，因此，對(duì)空分、壓縮空氣等領(lǐng)域工程師而言，露點(diǎn)是一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)。
武漢我公司總代理的美國(guó)和英國(guó)公司生產(chǎn)的便攜式露點(diǎn)儀和在線式露點(diǎn)儀，可滿足測(cè)試要求。
3、人類(lèi)對(duì)高露點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)
在高露點(diǎn)時(shí)，一般人都會(huì)感到不適。由于高露點(diǎn)時(shí)氣溫一般都會(huì)較高、而導(dǎo)致人體出汗；而高露度有時(shí)亦伴隨著高相對(duì)濕度、汗水揮發(fā)受阻，從而使人體過(guò)熱而感到不適。
另一方面，低露點(diǎn)時(shí)氣溫或者相對(duì)濕度會(huì)較低，任何一項(xiàng)都可令人體有效地散熱，因而比較舒服。
在內(nèi)陸居住的人一般都會(huì)在露點(diǎn)到達(dá)15℃至20℃時(shí)開(kāi)始感到不適；而當(dāng)露點(diǎn)越過(guò)21℃時(shí)更會(huì)感到悶熱。
有紀(jì)錄以來(lái)*高的露點(diǎn)是35℃，于2003年7月8日下午三時(shí)在沙特阿拉伯宰赫蘭所錄得。當(dāng)時(shí)的氣溫為42.2℃，使得酷熱指數(shù)高達(dá)77.7℃。
4、意義和用途
空氣濕度和氣體露點(diǎn)在許多方面有重要的用途。
【氣象學(xué)和水文學(xué)】
下雨的時(shí)候，空氣濕度是非常高的在氣象學(xué)和水文學(xué)中濕度是決定蒸發(fā)和蒸騰的重要數(shù)據(jù)。它對(duì)不同的氣候區(qū)的產(chǎn)生起決定性的作用。大氣中的水蒸氣在水循環(huán)過(guò)程中也是必不可少的。通過(guò)水蒸氣水可以很快地在地球表面運(yùn)動(dòng)。水在大氣中形成降水、云和其它現(xiàn)象，它們決定了地球的氣象和氣候。
而在天氣預(yù)報(bào)中，更常用到相對(duì)濕度。它反映了降雨、有霧的可能性。在炎熱的天氣之下，高的相對(duì)濕度會(huì)讓人類(lèi)（和其他動(dòng)物）感到更熱，因?yàn)檫@妨礙了汗水的揮發(fā)。人類(lèi)可以從而制定出熱濕指數(shù)。
【醫(yī)學(xué)】
在醫(yī)學(xué)上空氣的濕度與呼吸之間的關(guān)系非常緊密。在一定的濕度下氧氣比較容易通過(guò)肺泡進(jìn)入血液。一般人在45-55%的相對(duì)濕度下感覺(jué)*舒適。過(guò)熱而不通風(fēng)的房間里的相對(duì)濕度一般比較低，這可能對(duì)皮膚**和對(duì)粘膜有刺激作用。濕度過(guò)高影響人調(diào)節(jié)體溫的排汗功能，人會(huì)感到悶熱?？偟膩?lái)說(shuō)人在高溫但低濕度的情況下（比如沙漠）比在溫度不太高但濕度很高的情況下（比如雨林）的感覺(jué)要好。在通過(guò)呼吸進(jìn)行麻醉時(shí)麻醉氣體的濕度是非常關(guān)鍵的。醫(yī)學(xué)上使用的麻醉氣體一般是在無(wú)水的情況下存放的，假如在使用時(shí)不添加濕度的話會(huì)在人的肺中導(dǎo)致蒸發(fā)和失水。
【生物學(xué)】
在生物學(xué)中，尤其是在生態(tài)學(xué)中空氣濕度是一個(gè)非常關(guān)鍵的量。它決定一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的組成。在植物的葉面上氣孔的開(kāi)關(guān)和植物的呼吸。有些動(dòng)物比如蝸牛只有在它們的皮膚有一定濕度的情況下才能吸收氧氣。
【儲(chǔ)藏和生產(chǎn)】
在存放水果的倉(cāng)庫(kù)里濕度決定水果的成熟。在存放金屬的倉(cāng)庫(kù)里濕度過(guò)高可能導(dǎo)致腐蝕。其它許多貨物比如化學(xué)藥劑、煙、酒、香腸、木、藝術(shù)品、集成電路等等也必須在一定的濕度或在濕度為零的條件下存放。因此在許多倉(cāng)庫(kù)、博物館、圖書(shū)館、計(jì)算機(jī)中心和一定的工廠（比如微電子工業(yè)、半導(dǎo)體、多晶硅）中都有空調(diào)裝置來(lái)控制室內(nèi)的濕度。此時(shí)可采用武漢我公司無(wú)線發(fā)射和數(shù)據(jù)采集的溫濕度記錄系統(tǒng)。
【農(nóng)業(yè)和林業(yè)】
霧氣彌漫的森林濕度過(guò)低可以在農(nóng)業(yè)上導(dǎo)致土壤和植物失水和減產(chǎn)。
在林業(yè)和林木工業(yè)中濕度也是一個(gè)非常關(guān)鍵的量。在鋸木廠人們往往向堆積在那里的木頭澆水。木頭本身有它自己的濕度，在空氣中它的濕度逐漸與空氣的周?chē)鷿穸瓤拷?。這個(gè)木頭內(nèi)的濕度的變化會(huì)導(dǎo)致木頭的體積的變化，這對(duì)林木工業(yè)來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的。
一般木頭在存放時(shí)要讓空氣可以直接與它的各個(gè)方向接觸，這樣來(lái)避免木頭變形或發(fā)霉。在鋪地板時(shí)*好先讓地板的木頭在房屋內(nèi)擱置一兩天，來(lái)讓它與房屋內(nèi)的濕度一樣，否則的話地板的木頭可能會(huì)在鋪設(shè)后伸張或收縮。糧食和食品的溫濕度測(cè)試儀器，武漢我公司**代理的美國(guó)迪克森公司的溫濕度計(jì)可滿足測(cè)量要求。
【建筑】
在建筑物理中露點(diǎn)是一個(gè)非常重要的量。假如一座建筑內(nèi)的溫度不一樣的話，那么從高溫部分流入低溫部分的潮濕的空氣中的水就可能凝結(jié)。在這些地方可能會(huì)發(fā)霉，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到這樣的現(xiàn)象。此外相對(duì)濕度是衡量建筑室內(nèi)熱環(huán)境的一個(gè)重要指標(biāo)，建筑物理把在人體的主觀熱感覺(jué)處于中性時(shí)，風(fēng)速不大于0.15m/s，相對(duì)濕度為50%定為*舒適的熱環(huán)境，這也是室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)的一個(gè)基準(zhǔn)。
【工業(yè)】
武漢我公司總代理的美國(guó)和英國(guó)公司生產(chǎn)的露點(diǎn)儀可應(yīng)用于檢測(cè)空氣、氫氣、氧氣、天然氣、氦氣、氮?dú)?、煤氣、氬氣、二氧化碳、乙二醇?/span>SF6等工業(yè)氣體?？蓱?yīng)用于以下行業(yè)：
一、凈化行業(yè)、干燥行業(yè)
二、電力行業(yè)、氫冷機(jī)組、六氟化硫絕緣氣
三、石化行業(yè)、檢測(cè)各種工業(yè)氣體的水分
四、紡織行業(yè)、PET切片的水分、檢測(cè)干燥氣
五、通訊行業(yè)、清潔波導(dǎo)管
六、電子行業(yè)、高精密的電子線路和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、密封艙環(huán)境
七、天然氣行業(yè)、離岸和在岸檢測(cè)、汽化、天然氣的干燥
八、核工業(yè)部門(mén)、**氣冷核反應(yīng)堆
