XXVI.
Nedvességmérés.258. Vízpára a légkörben. A vízpára jelenlétét a környező levegőben a mindennapi tapasztalat igazolja; a hideg felszinen, például valamely behűtött üvegen, a víznek cseppekben való lecsapódása elég a vízpára jelenlétének bizonyítására. Ez a vízpára a folyók, tavak, tengerek, a mindig kissé nedves föld stb. párolgásából származik.
Mik ennek a párolgásnak a törvényei? A fizika még nem határozta meg őket kellő szigorúsággal. Csak azt tudjuk, hogy bizonyos idő alatt elpárolgott víz mennyisége nagyszámú tényezőtől függ, melyeknek megfelelő fontossága nincs annyira megállapítva, mint kellene; a párolgás növekedik a hőmérséklettel és a szél sebességével, de csökken a nyomással és a már meglévő nedvességgel.
259. Nedvességmérés (Higrométria). A megoldandó feladat. A nedvességmérés a meteorológiának az a része, a mely a vízgőzt gázállapotban vizsgálja a légkörben. A feladat, melyet meg kell oldani, e páramennyiségnek minden pillanatban való meghatározása és a levegőben előfordulására vonatkozó minőségi és mennyiségi törvények tanulmányozása.
A páramennyiség meghatározása többféle módon történhetik:
1. Lehet bizonyos levegőtömegben levő pára súlyát megállapítani; ez a chémiai és abszolut nedvességmérés.
2. Lehet kutatni azt a mechánikai alakváltozást, a melyet a nedvesség bizonyos anyagokban végbevisz, minők a haj, a szarú, a zselatin, bélhúr stb., melyeknek méretei megváltoznak, ha nedvességet szívnak magukba, ez a hajszálas, vagy elnyelésen alapuló nedvességmérés.
3. Lehet közvetetlenül keresnünk a levegőben levő pára nyomását; ez a sűrítéses nedvességmérés.E könyv keretén túl menne a különféle fajtájú nedvességmérők és kezelésük leírása; az elemi fizika eléggé terjedelmesen tárgyalja ezt a dolgot. Mi megelégszünk, hogy rámutatunk ezekre az eljárásokra, de hivatkozunk majd a viszonylagos nedvesség pontos fogalmára, melynek a meteorológiában alapvető fontossága van.
252
260. Abszolut és relativ nedvesség. Tegyük fel, hogy nedves levegőt tartalmazó, légmentesen zárt térben észleljük a barométer magasságát; ekkor bizonyos H magasságú kénesőoszlopot kapunk, mely a levegőnek, valamint a benne foglalt minden egyéb gáznak, tehát a vízpárának nyomását is együttesen mutatja.
Tegyünk most e zárt térbe foszforsav-anhidridet (foszforpentoxidot P2O5), mely gyorsan elnyeli a levegő nedvességét; a barométeroszlop magassága rögtön megkisebbedik és ez a megkisebbedés az eltünt párától származik, melynek nyomása már nem növeli a száraz levegő nyomását.
A vízpárának tehát a légkörben minden pillanatban bizonyos f nyomása van, melyet abszolut nedvességnek, vagy helyesebben páranyomásnak nevezünk.
Ha a levegőben levő vízpára elég a telítésére, akkor a páranyomás E értéke ezen a hőmérsékleten maximális.
Relativ nedvességnek, telítettségi foknak, vagy egyszerűen nedvességnek nevezzük a párának éppen meglévő, valódi f nyomása és az ugyanoly hőmérsékleten lehetséges, telítettségi, maximális F feszültség között kifejezhető f/F viszonyt.
Egyébként az elemi fizikában kimutatják, hogy ez a viszony, a melyet nedvességi állapotnak is neveznek, egyenlő a megfelelő páratartalom p és P súlyának viszonyával, vagyis valamely levegőtömegben foglalt tényleges páramennyiség és az ugyanabban a levegőtömegben, ugyanoly hőmérsékleten, a telítettségnek megfelelő páramennyiség súlyának a viszonyával.
Tehát
E =
f
F
=
p
P
. Minthogy f mindig kisebb F-nél, E értéke mindig kisebb 1-nél. A kényelem szempontjából a meteorológusok a relativ nedvességet az E érték százszorosában (százalékokban) ε-ben fejezik ki úgy, hogy
ε = 100E
és a relativ nedvességet mérő emez ε szám értéke mindig 0 és 100 közt van.
253
261. A pára súlya és feszültsége különböző hőmérsékleten. REGNAULT munkálatai után a maximális páranyomás értéke a különböző hőmérsékleteken és 1 m3 ugyanily hőmérsékletű, párával telített levegőben foglalt pára maximális súlya a következő:
Hőmérséklet
Páranyomás
Párasúly
milliméter
gramm
0
10
20
30
404.57
9.14
17.36
31.51
54.874.84
9.33
17.13
30.03
50.65262. Harmatpont. Az E mennyiség meghatározása czéljából fontos dolog az f és F értékek külön-külön való ismerete az észlelés hőmérsékletekor.
F-et, a páranyomás maximális értékét, vagy a feszültséget REGNAULT tizedfokról tizedfokra határozta meg 0-tól 103°-ig terjedő hőmérsékletre. Az F értéke táblázatokból szedhető ki.
Ezek a táblázatok azt mutatják, hogy F értéke a hőmérséklettel emelkedik.
Ez a körülmény az f meghatározása czéljából éppen oly egyszerű, mint elmés módra vezet.
Tegyük fel, hogy bizonyos T hőmérsékletünk van és hogy a levegő páratartalmú. Ennek a párának f ismeretlen nyomása van, mely nem elég arra, hogy az éppen uralkodó hőmérsékletkor a levegőt telítse, de elég valamely alacsonyabb t hőmérsékleten való telítésére, a mikor is a pára részben lecsapódnék és harmatcseppekkel fedné be a vele érintkező testek felszinét.
Vegyünk hát jó melegvezető testet, melyet fokozatosan lehűtünk; csökkentsük lassanként a hőmérsékletét mindaddig, míg a harmat befödi felszinét. Ebben a pillanatban a pára a levegőt a t hőmérsékleten, mikor a cseppek lecsapódnak, éppen telíti; nem kell hát mást tennünk, mint REGNAULT táblázatából kikeresnünk azt a páranyomást, a mely a t hőmérsékletnek megfelel; ez lesz az f értéke.
Ezen az elven, a melyet LEROY montpellieri orvos fedezett
föl, szerkesztették meg DANIELL, REGNAULT, ALLUARD stb. a maguk nedvességmérőjüket.
263. Pszikrométer. De a fentebb leírt műszer némi kezelést kíván és a meteorológusoknak nincs mindig idejük rá. Ezért inkább kevésbé pontos, de közvetetlen leolvasású műszert használnak, a pszikrométert.
Ez a készülék két, egymás mellé helyezett hőmérő; az egyiknek a gömbje száraz, a másiké nedves muszlin szövettel van körülvéve.
Leolvassuk az első hőmérőnek t és a másodiknak alacsonyabb t' fokát és ebből a tt' különbségből határozzuk meg a levegőben éppen uralkodó páranyomást, még pedig táblázatok segítségével, melyeket elméleti úton lehozott képlettel számítottak.
Ez, a mint látjuk, igen egyszerű; sajnos, azonban nem pontos. Azok az elméleti okoskodások, a melyeken a táblázatok számításához szükséges képlet alapul, nem teljesen pontosak; a száraz hőmérő hőfokát a nedvesnek a közelsége zavarja; utóbbin a párolgás nem szabályos és nem jól meghatározott dolog. Mindezek ellenére a kis készülék, egyszerűségénél fogva, még mindig sok helyt használatos.
264. Regisztráló nedvességmérő. Hogy legalább minőségileg követhessük a légköri nedvesség menetét, a RICHARD-czég regisztráló nedvességmérőt szerkesztett. Ez olyan forgó henger, a
minő a regisztráló barométeré, s oldalán tű ír, a melynek mozgását V alakban kifeszített hajszál megnyúlása, vagy megrövidülése idézi elő (l. a 117. rajzot). A levegő nedvessége nem arányos a hajszál megnyúlásával; az ebből származó hibák elkerülése végett a mozgást a tűre két, egymáson gördülő lemez viszi át, melyeknek görbületét a természettudósok megfigyelései szerint számították és igazították. E két lemez az ábra jobb oldalán látható.
117. rajz.
265. A relativ nedvesség napi változásai. Előrelátható, hogy a relativ nedvesség valamely helyen a nap különböző órái szerint változik.
Az észlelet azt mutatja, hogy az abszolut nedvesség f értékének napi változása igen kicsiny; Párizsban sohasem változik többet 1 1/2 milliméternél. Ámde a relativ nedvesség az f/F törttől függ. Ebben a törtben a számláló körülbelül állandó, míg a nevező változik a hőmérséklettel, még pedig vele egyező értelemben; a relativ nedvesség tehát csökken, midőn F növekszik, vagyis midőn a hőmérséklet maga is növekszik.
118. rajz.
Ezt mutatja az a két vonal (l. a 118. rajzot), a mely kifejezi a relativ nedvesség napi járását Párizsban, januárius és július hónapban.
266. A relativ nedvesség évi változása. Láttuk, hogy ugyanazon nap folyamán az abszolut páranyomás keveset változik. ő>
Az év folyamán legalább is a tengeri éghajlaton, mely nem mutat nagy hőmérsékletváltozást, éppen így van a dolog. A maláji-szigeteken az abszolut nedvesség változása csak 2 milliméter; Párizsban nem haladja meg a 6 millimétert; a minimum télen, a maximum nyáron van.
Előre lehet látni, hogy a relativ nedvesség évi változása a fentebbi okoskodás alapján a hőmérséklettel ellenkező járású menetet mutat, minthogy számlálója, f keveset változik, míg a nevezője F téltől nyárig nagyon változik. Ezt az okoskodást az észlelés igazolja is.
A relatív nedvességnek a magassággal való változására nézve az eddig szerzett tapasztalatok nem olyan számosak és nem olyan pontosak, hogy belőlük valami törvényt levonhassunk. A mit tudunk, az egyedül a páranyomás értékére vonatkozik, mely rendkívül gyorsan csökken a magassággal. Nem is foglalkozunk bővebben ezzel a dologgal.