Punkt rosy

Punkt rosy, znany również jako temperatura punktu rosy, to punkt kondensacji w powietrzu. W powietrzu o określonej wilgotności jest to temperatura, którą należy obniżyć przy stałym ciśnieniu, aby para wodna mogła oddzielić się jako rosa lub mgła. W punkcie rosy wilgotność względna wynosi 100%, a powietrze jest (tylko) nasycone parą wodną. Im więcej pary wodnej zawiera powietrze, tym wyższa temperatura punktu rosy. Punkt rosy można zatem wykorzystać do określenia wilgotności bezwzględnej. Punkt rosy mierzy się bezpośrednio za pomocą chłodzonego higrometru lustrzanego lub pośrednio za pomocą innych metod higrometrycznych. Pojęcie punktu rosy stosuje się również do innych mieszanin gazów ze składnikami kondensacyjnymi. Grecka litera tau jest często używana jako symbol temperatury punktu rosy. Rosa oznacza tutaj kondensację wody, a nie rozmrażanie.

Punkt rosy opisuje temperaturę wilgotnej mieszaniny gazów w stanie równowagi, w którym kondensacja i parowanie składnika wilgotnego są dokładnie zrównoważone. Gaz jest wtedy po prostu nasycony parą. Mokra mieszanina gazów jest zazwyczaj mieszaniną pary wodnej i powietrza, ale może odnosić się do dowolnej innej mieszaniny zawierającej składnik skraplający się. Ciśnienie cząstkowe pary, które panuje w punkcie rosy, to ciśnienie pary nasyconej. Jak wysoka jest prężność pary nasyconej w danej temperaturze, wynika z wykresu fazowego wody lub składnika skraplającego się odpowiedniej mieszaniny gazów. Ponieważ części nieskraplające się nie mają prawie żadnego wpływu na zachowanie pary, punkt rosy wilgotnego powietrza nie zależy od ciśnienia całkowitego, ale prawie wyłącznie od ciśnienia cząstkowego zawartej pary wodnej. Każdy taki stan równowagi jest określony przez punkt na wykresie p-T. Jeśli połączysz wszystkie te punkty ze sobą, otrzymasz krzywą punktu rosy jako linię graniczną fazy. W niektórych książkach specjalistycznych termin punkt rosy nie jest używany do określenia samej temperatury, ale dla stanu nasycenia związana z nim temperatura jest nazywana temperaturą punktu rosy.

Poniżej punktu potrójnego na diagramie fazowym stan skupienia gazowego nie przechodzi w ciecz, lecz w ciało stałe. Tak więc tworzy się szron i mówi się tutaj o punkcie szronu zamiast o punkcie rosy. Istnieje tu dynamiczna równowaga między ciałem stałym a fazą pary, dzięki czemu sublimacja i resublimacja są dokładnie zrównoważone.

Na wykresie fazowym stan mieszanki powietrzno-parowej bez fazy ciekłej znajduje się poniżej lub po prawej stronie krzywej punktu rosy (np. w miejscu czerwonej kropki na rysunku). Następnie pozioma odległość do krzywej punktu rosy pokazuje różnicę temperatur do punktu rosy przy tym samym ciśnieniu. Nazywa się to różnicą lub rozrzutem punktu rosy. Różnica punktu rosy jest ważną zmienną przy przewidywaniu termiki i podstawy chmur. Różnica punktu rosy jest duża w powietrzu suchym, mała w powietrzu wilgotnym. W kierunku pionowym, tj. w temperaturze czerwonego punktu jej wysokość, wyrażona w procentach wysokości krzywej punktu rosy, wskazuje wilgotność względną, czyli aktualne ciśnienie cząstkowe pary w porównaniu z prężnością pary nasyconej. Aby spowodować kondensację pary z wilgotności względnej poniżej 100%, należy osiągnąć punkt na krzywej punktu rosy. Układ można schłodzić pod stałym ciśnieniem lub objętością do momentu osiągnięcia temperatury punktu rosy. Inną możliwością jest zmniejszenie objętości, ponieważ zwiększa to ciśnienie cząstkowe pary w odwrotnej proporcji. Punkt, w którym krzywa punktu rosy jest osiągnięta, zależy od izotermicznej lub nieizotermicznej kontroli procesu podczas sprężania. W każdym razie wilgotność względna wzrasta do 100%.