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霜點

鎖定
霜點也稱露點,指空氣等壓冷卻到0℃以下, 使空氣中的水汽[對冰面]達到飽和時的温度,也指水蒸氣凝華成霜的温度。
在氣象學中是指在固定氣壓之下,空氣中所含的氣態水達到飽和而凝結成液態水所需要降至的温度。在這個温度時,凝結的水飄浮在空中稱為霧,而沾在固體表面上時則稱為露,因而得名露點。
中文名
霜點
外文名
frost point
也    稱
露點
釋    義
空氣等壓0℃下水汽到飽和時温度

霜點概念

霜點也稱露點(在0°C以上,空氣因冷卻而達到水汽飽和時的温度叫做"露點温度"),指空氣等壓冷卻到0℃以下, 使空氣中的水汽(對冰面)達到飽和時的温度,也指水蒸氣凝華成霜的温度。 [1] 

霜點內容

霜點是 “霜點温度”的簡稱,空氣濕度表示方法之一。空氣在不改變水汽壓的條件下,定壓降温到冰面飽和時的温度,亦即在零下温度時將當時的水汽壓視作冰面飽和水汽壓時所相應的温度。可用霜點計直接測得,也可根據當時水汽壓查表或計算而得。霜點温度一般比露點温度低,並隨高度而減小。 [2] 
在氣象觀測中常用水汽壓、相對濕度和露點温度三種物理量表示空氣中水汽的含量或乾濕程度。
當温度降低時,空氣中的水蒸氣變為露珠時的温度叫露點。當該温度低於零攝氏度時,又稱為霜點,此時水凝結成霜。當空氣中水汽已達到飽和時,氣温與露點相同。當水汽未達到飽和時,氣温一定高於露點温度。所以露點温度與氣温的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。 [3] 
露形成的原因與霜相同,但霜和露的區別在於達到飽和時的温度不同,霜的飽和温度在冰點以下,而露的飽和温度在冰點以上。成霜時的露點,有時稱之為霜點(Frost&nbsp Point)。
在100%的相對濕度時.周圍環境的温度就是露點。空氣達到飽和狀態時,其露點温度、濕球温度、乾球温度氣者是相等的。

霜點影響因素

空氣的霜點温度只取決於含濕量,當含濕量不變時,露點温度也是定值。露點越小於周圍環境的温度,結露的可能性就越小,也就意味着空氣越乾燥,露點不受温度影響,但受壓力影響。

霜點計算方式

將給定的空氣在水汽壓不變的情況下逐漸冷卻,當冷卻到一定温度時,如果在空氣中有一個光潔的平面和“冷凝核心”(如表面上的微粒或缺陷的稜角等),水汽就會凝結成露。平面成露的温度Td稱為露點,確切地説應為熱力學露點。在這個温度下空氣中水汽的含量恰恰等於該空氣達到飽和時的水汽含量。同表示水分含量的水汽壓力一樣,露點常常用來表示氣體的濕度。
當空氣的温度低於0℃時,水汽在平面上凝結成霜,此時的温度稱為霜點。但是一般習慣上不予區分,通稱為露點。 [4] 
熱力學露點的定義是:壓力為P、混合比為r的濕空氣的熱力學露點Td是指在給定的壓力下濕空氣被水飽和時的温度。在這個温度下,濕空氣的飽和混合比等於給定的混合比r。若令 rw=rw(P,Td),是由純水和濕空氣組成的均勻體系在給定的壓力P和熱力學露點Td下濕空氣被純水飽和時的混合比,等於原來給定的濕空氣所具有的混合比r。那麼,熱力學露點幾滿足如下關係:
r/rw=[r/(rw(P,Td))]=1 (1)
式中,加註下標P是為了表明混合比與原先給定的混合比r具有相同的條件。
式(1)也可以簡化為
rw=rw(P,Td) (2)
但必須強調壓力不變這個條件。
根據熱力學露點的定義,通過一系列推導可以得到計算露點的另一關係式:
e'w=fw(P,Td)×ew(Td)=rp/(0.62200+r)=xvp (3)
對於霜點則是,
fi(P,Tf)×ei(Ti)=rp/(0.62200+r)=xip (4)
從(3)式可見,露點可以根據r和P通過數學方法求解。 [4] 

霜點測試儀器

露點儀:能直接測出露點温度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降温,直到鏡面上隱現露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均温度,即為露(霜)點温度。它測濕精度高,但需光潔度很高的鏡面,精度很高的温控系統,以及靈敏度很高的露滴(冰晶)的光學探測系統。使用時必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔,否則管道內的雜質將吸收或放出水分造成測量誤差。 [5] 
濕度計算公式可以計算出該濕度下的露點和霜點。 [6] 

霜點生活影響

水蒸氣(也就是氣態)在温度很低時,一種凝華現象,跟很類似。嚴寒的冬天清晨,户外植物上通常會結霜,這是因為夜間植物散熱的慢、地表的温度又特別低、水蒸氣散發不快,還聚集在植物表面時就結凍了,因此形成霜。
霜是由冰晶組成,和的出現過程是雷同的,都是空氣中的相對濕度到達100%時,水分從空氣中析出的現象,它們的差別只在於露點(水蒸氣液化成露的温度)高於冰點,而霜點(水蒸氣凝華成霜的温度)低於冰點,因此只有近地表的温度低於攝氏零度時,才會結霜。
在寒帶地區、高山地區的農業災害中,霜害是常見的名詞,為了避免蔬菜結霜之後被凍壞,多需倚賴温室栽培的技術來增加農產量。 [7] 
在中國節氣中,每年陽曆10月23-24日之間是霜降 [8] 
人體對露點温度有直接的反應。在高露點温度時,人一般都會感到不適。由於高露點時氣温一般都會較高,而導致人體出汗;而高露點有時亦伴隨着高相對濕度,汗水揮發受阻,從而使人體過熱而感到不適。
另一方面,低露點温度時氣温會較低或者相對濕度會較低,兩者都可令人體有效地散熱,因而比較舒適。人一般都會在露點到達15℃至20℃時開始感到不適;而當露點超過21℃時更會感到悶熱。 [3] 
在製冷空調工程中,經常會遇到結露、結霜現象。例如在冷藏庫的門上,有時會出現凝結水或結霜;家川空調器排水管會滴水,就是空氣中的水蒸氣結露後彙集流出。製冷空調建築(或者設備)需要隔熱,如果隔熱不夠,隔熱表面温度就會低於露點,產生結露。 [3] 

霜點運用及其意義

1、Swsy-S低霜點濕度發生器裝置產生的霜點範圍可以延展到-80℃,準確度比二級精密露點儀稍好,即露點不確定度0.15℃(在-70~-50℃),適用於一般常用的冷鏡式或其它型式的工作用露點濕度計(露點範圍:-80~20℃、露點不確定度2~3℃)的校準。在溯源時可與一級精密露點儀比對,在量值傳遞時基本可涵蓋軍工行業露點濕度計的計量檢定要求。 [9] 
2、混合法濕度發生器在濕度發生原理上需要一股幹氣源,本裝置克服了以往大多幹燥裝置體積大、質量大、輸出氣體霜點温度值偏高等缺點,採用分級乾燥和變色指示的方法,體積小、質量小、可重複使用、便於攜帶,其輸出乾燥氣霜點温度可達-70℃以下。 [10] 
3、在熱泵系統中,結霜是系統運行中常見的現象。當室外換熱器表面温度低於空氣露點温度時空氣中的水蒸氣便會凝結;當此温度低於0e時,凝露堆積蒸發器表面形成霜。蒸發器表面霜層厚度的增加,不僅造成很大的管壁附加熱阻,而且使盤管上的空氣通道變窄,增大空氣的流動阻力,從而導致熱泵的制熱量大大減少,蒸發器能力大幅度下降,風機功耗增加,工作狀況惡化。同時,也有可能導致事故發生。因此,對霜點的控制研究將會改變這種現狀。 [11] 
參考資料
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