相对湿度可以表示为在相同温度下样品空气的水蒸气压和饱和的蒸气压的比率(百分率)。
相对湿度是个难懂的概念。以下是对它的解释说明。
在标准气压下,抽出一立方米空气中的水蒸气,称量其重量就可以得到绝对湿度。它表示为一立方米空气的含水量(g/m3).
以下的测湿图表显示的是在一定温度下,一立方米空气中最大的水蒸气含量。随着气温的增加,空气中的水蒸气含量也随之增加。在摄氏10度(50 °F)时,空气能包含9克水蒸气。此时空气处于其最大绝对湿度当中,也就是我们所说的饱和状态。在摄氏20度(68 °F) 时,空气饱和度是17g/m3 。因此,如果在20摄氏度的情况下,一个密封容器内一立方米的空气含有9克水蒸气,其绝对湿度就是9 g/m3 。如果把3克水加入容器中,水蒸发使得容器内的绝对湿度增加到12 g/m3 。如果再加入8克水,有5克水会蒸发,另外3克水会留在容器底部,因为在摄氏20度的情况下,一立方米空气中只能够含有17克水蒸气。当容器中只有9克水蒸气时,容器中空气的相对湿度就是9/17=53%
相对湿度依赖于空气温度。如果没有多余的水蒸气加入,随着温度的上升,相对湿度将会下降。所以,当容器加热到25摄氏度时,表中显示在此温度下,一立方米空气能包含23克水蒸气,相对湿度随之下降:9/23=39%
如果容器中的空气气温下降到15摄氏度,即便没有加入更多的水,相对湿度也会上升。在15摄氏度时,一立方米空气中只能够包含12.5克水蒸气,因此此时相对湿度就是9/12.5=72%。
如果空气冷却到9摄氏度,容器内的水蒸气就出于饱和状态,其相对湿度就会上升到百分之百。如何空气进一步冷却,在容器器壁就会形成小水滴,因为空气必须凝结一部分水蒸气。水蒸气凝结开始出现的温度(也就是空气达到饱和的温度)就被称作露点。冬天在室内,空气循环到窗棱处,此处温度足够低,空气就能够被冷却在其露点以下,水滴就会出现在窗户上。
温度和相对湿度
有关温度和相对湿度的下列要点必须牢记于心。
首先需要被了解的一点是:对不同类型的图书馆资料来说,没有一个统一的理想温度和相对湿度,只有一个能够在最大程度上减少资料变化的温度和湿度范围。某种温度或湿度对某种资料来说也许是最佳保存温度或湿度,而对其他类型资料的保存可能就会造成灾难性后果。举例来说,如果要延迟保存寿命的话,照片胶卷,磁式录音或者说一些数字化载体需要在较低的温度和相对湿度的环境中保存。但如果要保存好羊皮纸和牛皮纸文件,就需要相对湿度大于50%的保存环境。
有大量科学证据表明:纸张在恒定的温度(低于10 °C / 50 °F)和相对湿(30–40%) 中保存能够较好地维持它的化学稳定性和物理特征(如外观等)。然而,皮革或牛皮纸装订的文献,其内部纸张在较低的相对湿度下保存最好,但是皮革和牛皮纸本身却不可避免会受到损害,因为它们如果要保持活性的话,需要在相对湿度至少不低于50%的环境中保存。当决定特定藏品保存的温度和相对湿度时,要仔细斟酌化学损害和机械损害,或者说内容和封面人工制品对两者的不同要求。
温度的影响
需要反复强调的一点是气温每增加十摄氏度,传统的图书馆和档案馆资料入纸张等的化学反应速度就会加倍,每减少十摄氏度,速度就下降一半。
较低的相对湿度伴随而生的热量将导致一些资料变得干燥和容易脆化,如皮革,羊皮纸或者牛皮纸,粘合剂,一些录影带和录音带的粘合件等。
较高的相对湿度伴随而生的热量将有助于霉菌的生长,为害虫和有害生物创造了好的生存环境。
较高的相对湿度伴随的低温(低于10 °C /50 °F)和不良空气循环将会导致环境潮湿,霉菌生长。
相对湿度的影响
由于相对湿度的上升或下降,空气中水分会增加或者减少。随着水分的增加或者递减,资料会胀缩。
相对湿度在55–65% 之间会将资料受到的机械性损害减至最小,对资料保持活性有利。相对湿度持续保持在65% 以上将会使得现代和传统图书馆资料的粘合剂变软,失去粘合作用。
当相对湿度大于70%, 即便保持低温,也很有可能导致生物侵袭。在空气流通状况差的区域,相对湿度不得超过65% ,以免藏品发霉。
较低的相对湿度(低于40%) 将能够最大程度减少化学损害,但是有可能引起资料萎缩,变硬,脆化,开裂等。
温度和相对湿度浮动的影响
上文已经提及,如果一个空间内的水含量是固定的,温度突降会导致相对湿度的快速上升,水蒸气会凝结,藏品有可能发霉或者遇到其他问题。在较长一段时间内温度和湿度适中的变化会对资料产生最少的胀或缩的压力。温度和相对湿度浮动将影响一些有机材料的尺寸和力学性质,如果温度和相对湿度的浮动
在短时间内发生,就会产生危害。看得见的损害包括成片的墨水,翘角的封面,照片上的感光剂等。
温度和相对湿度的测量和记录
各区域的环境条件应当处于监测和记录当中,监测和记录所用的设备要可靠并且定期维修。监测十分重要,因为它记录当前环境条件,支持安装环境控制设备的请求,监视当前的气候控制设备有无正常运行和提供理想的条件。
相对湿度、露点温度转换的基本原理说明
湿度研究对象是气体和水汽的混合物。
无论是对于自由大气中的空气而言,还是对密闭容器中的特定气体而言,但凡是气体和水汽的混合物,都可以作为湿度的研究对象,湿度研究的一般理论大多都是通用的。
湿度的表示方法很多,包括混合比、体积比、比湿、绝对湿度、相对湿度等等,虽然各单位之间的转换非常复杂,但其定义都是基于混合气体的概念引出的。相对湿度是比较常用的湿度单位,是一个相对概念(所以,相对湿度是一个无量纲单位),主要有以下几种定义表达:
1、压力为P,温度为T的湿空气的相对湿度,是指在给定的湿空气中,水汽的摩尔分数(或实际水汽压)与同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数(或饱和水气压)之比,用百分数表示。
2、实际水汽压与同一温度条件下的饱和水汽压的比值
从相对湿度的定义中可以看出,相对湿度的计算,是通过混合气体的实际水汽压与同状态下(温度、压力)水汽达到饱和时其饱和水汽压相比得来的。
对于混合气体而言,其实际水汽压与总压力和混合比相关,但对于物质的量而言,是独立的,也就是无相关的。
但是,在保持混合气体压力不变的情况下,混合气体的饱和水汽压是与温度相关的(在湿度论坛中,本人给出了温度to饱和水汽压的简化公式以及计算程序,可下载)。
上面说道:饱和水汽压是与温度相关的量。
在保持系统的混合比、总压力不变的情况下,降低混合气体的温度,能够降低混合气体的饱和水汽压,从而使得混合气体的饱和水汽压等于混合气体的实际水汽压,此时,相对湿度为100%,该温度,即为混合气体的露点温度。
基于上述解释,可以看出,只要测量得到了露点温度,通过温度to饱和水汽压的计算公式或者计算程序,即可计算出混合气体的在露点温度时的饱和水汽压,也就是正常状态下混合气体的实际水汽压。
同样,只要测量了当前混合气体的正常温度,就可以通过温度to饱和水汽压的计算公式或者计算程序,得到当前系统正常温度下的饱和水汽压
实际水汽压除以饱和水汽压,就可以得到相对湿度。
例如,空气的温度为8℃时,水蒸气的分压力Pw=800Pa(6mm汞柱),由表8可查得8℃时的饱和水蒸气压力为Ps=1066Pa(8mm汞柱)。这说明水蒸气含量尚未达到饱和,其相对湿度为
ψ=800/1066×100%=75%
当空气中水分达到饱和时,则相对湿度为100%;干燥空气的相对湿度为0%。因此,相对湿度是在0%~100%之间。
由于饱和蒸气压随温度降低而减小,因此,即使相对湿度均为100%,但是,在不同温度下空气中的水分含量(绝对湿度)是不同的。例如,在空分装置的切换式换热器中,空气温度不断降低,虽然空气的相对湿度始终为100%,但是绝对湿度却不断在减少,最终能使空气中的水分全部析出,几乎不含水分。
相对湿度是指一定温度及一定空间的水蒸气量和饱和
水蒸气量之比。国家标准规定用 % 表示,但人们习惯上常表示为 %RH ,例如:
30%RH 。
相对湿度是指空气中实际含有的水蒸气量(绝对湿度)与当时温度下饱和水蒸气量(饱和湿度)的百分比。
它表示在一定温度下,空气中的水蒸气距离该温度时的饱和水蒸气量的程度。相对湿度愈大,空气越潮湿,反之,则越干燥。因此相对湿度表示空气的干湿程度。在仓库温湿度管理中,检查库房的湿度大小,主要是观测相对湿度的大小。绝对湿度、饱和湿度和相对湿度三者的关系如下:
相对湿度=绝对湿度饱和湿度×100%
在温度不变的情况下,空气绝对湿度愈大,相对湿度就愈高,绝对湿度愈小,相对湿度就愈低;在空气中水蒸气含量不变的情况下,温度愈高,相对湿度就愈小,温度愈低,相对湿度就愈高。
相对湿度=绝对湿度/饱和湿度×100%