【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第七章物态的变化

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】  

§7-15空气的湿度

【01】空气里所含有水汽的多少对大气中所发生的现象起着很大的影响，如云、雨、露、霜的出现都和它有着直接的关系。而空气的干湿程度又和工农业生产有着密切的联系。如果空气太干燥，植物就要枯萎；而空气太潮湿呢，又会延迟植物开花结实和籽粒成熟的时间。在暖房中培植蔬菜、蘑菇要非常注意调节室内的潮湿程度，才能使它们很好地生长，在采桑养蚕的副业中，也要充分注意到室内的干湿程度，因为桑叶的干湿程度直接影响着蚕的正常发育。此外，在纺织厂中，如果空气太干燥，棉纱容易断头；如果空气太潮湿，棉纱又容易发霉。对于发电厂来说，太潮湿的空气甚至会使发电机里的绕阻发霉，上述事例都说明空气中所含有水汽的多少与人们的生活和劳动生产有着直接的关系。所以我们必须很好地掌握与这方面有关的知识。

【02】在一定的温度下，在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做湿度。

【03】量度空气湿度的方法有两种：一种是用空气中实际含有水汽的密度来量度，这叫做绝对湿度，通常以 1 立方米空气内所含有的水汽的克数来表示。气体定律告诉我们，汽的压强是随着汽密度的增加而增加的。所以，空气里的绝对湿度的大小也可以通过水汽压强来表示。实际上，从表7·10中可以看出，水汽密度的数值与以毫米高水银柱表示的同温度饱和水汽压强的数值很接近。因此为了方便起见，我们也常以水汽压的毫米高水银柱的数值来计算空气的干湿程度。从而也可以将空气里所含有的水汽的压强大小，叫做空气的绝对湿度。

【04】仅仅知道了绝对湿度还是不够的，它还不能全面地表达出空气的干湿程度，因为空气的千湿程度和空气中所含有的水汽量接近饱和的程度有关，而和空气中含有水汽的绝对量却没有直接的关系。例如空气中所含有的水汽的压强同样等于 12.79 毫米高水银柱时，在炎热的夏夫中午（约35°C），人们并不感到潮湿，因为这时离水汽饱和汽压还很远，物体中的水分还能够继续蒸发。而在较冷的秋天（约15°C），人们却会感到很潮湿，因为这时的水汽压已经达到过饱和，水分不但不能蒸发，而且还要凝结成水，所以我们把空气中实际所含有的水汽的密度 ρ₁ 与同温度时饱和水汽密度 ρ₂ 的百分比 ρ₁/ρ₂×100%叫做相对湿度。当然我们也可以用水汽压强的比来表示：设 p 代表实际水蒸汽的压强，P 代表同温度时饱和蒸气的压强，则相对湿度 B 就是：  。

【05】例如空气中含有水汽的压强是 12.79 毫米篙水银柱，在 35°C 时（饱和汽压为 44.55 毫米高水银柱）空气的相对湿度是 ，而在 15°C 时（饱和汽压是 12.79 毫米高水银柱），相对湿度是 100%  。

【06】我们已经知道了绝对湿度和相对湿度的意义，现在我们就来比较全面地叙述一下空气的干湿程度。在这里还要注意的是这两个物理量之间并没有什么函数关系。

【07】例如，温度愈高，则水蒸发得愈快，于是空气里的水汽也就相应地增多，所以在一天之中，往往是中午的绝对湿度比夜晚来得大；在一年之中，又是夏季的绝对湿度比冬季大。但是由于空气的饱和汽压也要随着温度的变化而变化，所以又可能是中午的相对湿度比夜晚的小；冬天的相对湿度比夏天的大。

【08】由于在某一温度时的饱和水汽压可以在表7·11中查出，因此知道了绝对湿度就可以计算出相对湿度；反过来，知道了相对湿度，也可以计算出绝对湿度来。

例8.空气的温度是 10°C，空气里水汽的压强是 8 毫米高水银柱，求这时空气的相对湿度。

【解】空气的绝对湿度 p＝8毫米高水银柱，从饱和水汽压表中查出 10°C 时的饱和水汽压 P＝9.21毫米高水银柱。所以，  。

例9.室内空气的温度是 25℃，空气的相对湿度是 65%，问空气的绝对湿度等于多少？

【解】从饱和水汽压表中查出 25°C 时的饱和水汽压 P＝23.76毫米高水银柱。所以，。

干湿泡湿度计

【09】我们可以利用仪器来直接测得空气的湿度。这种仪器叫做湿度计。一般常用的是干湿泡湿度计，因为它的精确度比较高。

【10】干湿泡湿度计（图7·30）是由两个相同的温度计 A 和 B 组成的。我们把它们并排地装在木板上，在左边温度计的玻璃管泡上包有纱布，纱布的下端浸在盛有水的瓶子 C 里。瓶子里的水由于毛细作用而沿着纱布上升。但是右边的温度计的玻璃管泡却是干的，它和通常的温度计相同，用来表示空气的温度。由于纱布上的水分在蒸发时需要吸收热量，所以左边温度计的读数一般总比右边的来得低一些。两温度计刻度所示的温度差就叫做干湿泡温度差。我们知道蒸发的快慢和空气的相对湿度有关。相对湿度越小，则越容易蒸发；相对湿度越大，即接近于饱和状态，水就越不容易蒸发。所以要是空气的相对湿度越小，则干湿泡温度差就越大；反之，空气的相对湿度越大，干湿泡温度差就越小。这样，知道了两温度计的读数差及当时的空气温度，利用表7·12就可以得到空气的相对湿度。例如，设干泡温度计所指示的温度是 22℃，湿泡温度计所指示的是 16°℃，两泡的温度差是 6℃，我们就可以先在表中所示温度一行找到 22℃，又在温差一行找到6°C  。再把 22°C 横向与 6°C 竖行对齐，结果就找到了数值 54。它的意思就是说相对湿度是 54%  。

毛发湿度计

【11】我们人的头发有一种特性，它吸收空气中水汽的多少是随相对湿度的增大而增加的，而毛发的长短又和它所含有的水分多少有关。利用这一变化就可以制造毛发湿度计，它的构造如图7·31所示。把脱了脂的经过适当方法处理过的头发的一端固定在木架上，并在头发的另一端悬挂一个小砝码。为了能够看清楚头发长短的变化起见，将头发绕过一个滑轮，同时在滑轮上安上一个很长的指针。由于小砝码本身的重量作用，而使头发紧紧地压在滑轮上。当头发伸长时，滑轮就作顺时针方向的转动，并带动它上面的指针沿着弧形向下偏转，而当头发缩短时，指针则向上转动。设空气完全干燥时，指针所指的地方算作 0。空气中水蒸汽达到饱和状态时，指针所指的地方算作 100，再用千湿泡湿度计和它相核对，刻出其他度数，这样就可以直接测出空气的相对湿度了。毛发湿度计的优点是比干湿泡湿度计的构造简单，用起来也比较方便，但缺点是不够推确。

露点湿度计

【12】除了以上两种湿度计以外，我们还应用了一种露点湿度计，为了理解露点湿度计的原理，让我们先来介绍一下什么叫做露点。在饱和汽的性质中，我们已经知道，降低温度能够使具有一定质量和体积的未饱和汽变成饱和汽。所以，保持空气中水汽的含量不变，而降低温度到某数值时，空气里的未饱和汽也能变成饱和汽，而这个温度就叫做露点。

【13】怎样来测量露点呢？这可以用露点湿度计来进行（图7·32）。在一个表面极为光滑的金属盒里盛有乙醚，盒盖上开有三个小孔，在一个小孔内插入一支温度计；另一个小孔内插入一根弯曲的玻璃管，其一端浸到乙醚中，空气可以由这根管子进入金属盒内；第三个小孔是出气孔。用打气筒向盒内打气时，乙醚就迅速蒸发，同时吸收周围空气里的热量而使周围空气温度降低。当降到一定温度时，金属盒附近空气里的水汽达到饱和，于是盒面上就出现了一层很薄的细露珠。记下当时的温度 T₁，这一温度已较露点略低，以后停止打气以使金属盒的温度逐渐回升。等到金属面上的露珠完全消失时，再记下温度 T₂，这一温度已较露点略高。T₁ 和 T₂ 的平均温度就是露点。为了更正确地觉察出露珠的出现和消失，可以在盒壁的周围加止一个用同样的金属制成的边框，让边框和盒壁之间留有小缝，于是边框的温度比盒壁冷得慢，比较边框和盒壁两表面的状态，就能够很准确地测出露珠出现时的温度。

【14】知道露点以后，就能够求得原来空气里水汽的绝对湿度和相对湿度，这又是什么原因呢？这是因为当盒里的温度降低到露点时，周围空气中的水汽虽然呈饱和状态，但是空气中水汽的含量却并没有改变，也就是说水汽的压强并没有改变，而只是由于盒周围温度降低使得它从未饱和变为饱和罢了，因此露点时的饱和水汽压跟空气中原有的未饱和水汽压相等，也就是露点时的饱和汽压跟原来温度时空气的绝对湿度相等。

【15】举例来说，今天的气温是 20℃，空气中含有一定量的未饱和水汽，用露点湿度计测得的露点是 12℃，由表7·11查出 12°C 时的饱和汽压是 10.52 毫米高水银柱，也就是说原来空气中的水汽压（或它的绝对湿度）是 10.52 毫米高水银柱。而 20°C 时的饱和汽压是 17.54 毫米高水银柱。根据相对湿度的定义   。

【16】空气的温度下降到露点时，空气中的水汽就凝结成露，如果露点低于 0℃，那么，水汽就直接凝结成霜。

【17】露点的测定对于农业具有重大的意义，知道了露点可以预料夜间有无霜冻出现。如果露点在 0°C 以上，那末结霜的可能性是很小的。因为当温度还不到 0°C 时水汽就开始凝结，同时放出热量，阻止气温继续下降，使温度保持在 0°C 以上，而不致于有霜出现。当空气很干燥时，露点可能低于 0°C，只有当温度降到 0℃ 以下时，水汽才开始凝结成霜。霜冻对晚秋作物特别有害，所以在得到了霜冻预报后，就要采取预防措施，如在田野里燃起火堆，使所产生的烟气包围田野，防止过分强烈的冷却而使农作物遭受冻伤。

例10.气温是25°C 时，空气的相对湿度等于 60%  。问气温降低到多少度时才会有露珠出现？

【解】

        先计算出 25°C 时的绝对湿度。从表7·11中查出 25°C 时的饱和汽压是 23.76 毫米高水银柱。所以，空气的绝对湿度 p＝60%×23.76毫米高水银柱＝14.3毫米高水银柱。

        再从表7·11查出 14.3 毫米高水银柱所对应的温度是介于 16°C 与 17°C 之间，即露点介于 16°C 与 17°C 之间。因此可以知道，气温降低到 17°C 以下时，才能出现露珠。

例11.已知 6°C 时的相对湿度是 55%，问夜间会不会有霜冻现象？

【解】

        由表7·11查得 6°C 时的饱和水汽压为 7.01 毫米高水银柱，此时空气绝对湿度为 p＝7.01×55%毫米高水银柱＝3.86毫米高水银柱。

        再查表7·11知道：与饱和水汽压为 3.86 毫米水银柱相对应的温度约为－2℃，即露点约为－2°C，所以有霜冻出现的可能。

习题7-15

1、如果在冬天和夏天，白天和夜间空气的绝对湿度是相同的，问它们的相对湿度是否也相同？如果不同，那么什么时侯比较大？什么时侯比较小？

2、为什么戴眼镜的人在冬天由街上进入到屋里时，镜片总要模糊的呢？

3、空气的温度 t＝20℃，露点 t₀＝9℃，求它的绝对湿度和相对湿度。【相对湿度为49.1%】

4、如果空气的温度 t＝18°C，相对湿度 B＝60%，试求露点。【10.1°C】

5、如果白天空气的温度 t＝22℃，相对湿度 B＝60%，而夜间土壤的温度降到 10°C，那么第二天早晨能不能看见露水呢？

6、白天空气的温度 t＝0℃，相对湿度 B＝70%，夜间土壤温度下降到－5°C，那么夜里有没有霜冻出现呢？

7、用干湿泡湿度计测定湿度，如果干泡温度计所指示的温度各为 10℃、18°C、24°C时，湿泡温度计的相应温度各为 8℃、14℃、18℃，试根据表7·12求出各个不同情况下的相对湿度。