На что влияет влажность воздуха на улице
Здоровье и климат: как влажность влияет на наше самочувствие
Разбираемся, к каким последствиям для организма может привести высокая влажность воздуха.
Знойные летние дни означают пору коктейлей и купальных костюмов. Но не стоит забывать и о менее приятных моментах: липкое тело, душные ночи и все последствия высокой влажности. Любой, кто чувствует себя не очень хорошо, когда повышается влажность воздуха, знает, что это влияет на наше тело разными способами – от повышения риска обезвоживания до возникновения проблем с сердцем.
«Большинство людей особо чувствительны к жаре и влажности, которые вызывают дискомфорт», – говорит врач скорой помощи Джанет Нешейват.
Доктор Джанет Нешейват
семейный врач и врач скорой помощи, Нью-Йорк
медицинский журналист, директор клиники CityMD
Уровень влажности воздуха, который подходит для большинства людей, составляет от 30 до 60%. А все, что выходит за рамки, может заставить вас чувствовать себя немного хуже. Содержание влаги в воздухе меняет восприятие телом тепла: чем выше влажность, тем жарче мы ощущаем воздух.
Воздух может быть очень влажным и при низких температурах – и это тоже не очень весело. Согласно исследованию 2019 года, опубликованному в научном журнале «Digital Medicine», сочетание прохладной температуры и влажного воздуха может усугубить артрит.
Возвращаясь к главной теме: последствия высокой концентрации влаги в воздухе в теплое время года могут быть куда хуже. Ниже мы расскажем вам о том, как влажный летний воздух может повлиять на наш организм.
1. Влажность влияет на потоотделение
В особо жаркие дни способность нашего тела к самовосстановлению сильно ухудшается. «Вы начинаете чувствовать себя некомфортно, потому что из-за концентрации влаги в воздухе нашему телу сложнее выделять пот, – объясняет Кристина Л. Белицки, сертифицированный ассистирующий медик сети здравоохранения «Northwell Health». – Испарение пота на нашей коже – это способ естественного охлаждения тела при высоких температурах».
В жару и влагу наш пот почти не высыхает, отчего повышается температура тела. Вот почему воздух влажного климата может казаться очень горячим, а такая же температура в местности с сухим климатом переносится гораздо лучше.
Возможно, именно поэтому жаркая и влажная погода оказывает влияние и на психическое здоровье человека. Австралийское исследование, опубликованное в международном научном журнале «PLoS One» в 2016 году, показало, что чем жарче и влажнее воздух, тем больше вероятность того, что люди начнут испытывать психические расстройства.
2. Увеличивает нагрузку на сердце и кровообращение во время тренировок
Scott Halleran / Getty Images
Тренировка на улице в местности с большой концентрацией влаги в воздухе может стать настоящим испытанием для вашего сердца.
«Мало того, что из-за влажности вам начинает казаться, что воздух горячее, чем он есть на самом деле, – нашему телу все труднее поддерживать нормальную температуру», – утверждает Сима Сарин, директор компании «EHE Health» и поставщик медицинских услуг.
По ее словам, под влиянием влаги усиливается кровообращение и учащается дыхание, так как организм изо всех сил старается снизить температуру тела, чтобы чувствовать себя комфортнее.
Доктор Нешейват дополняет, что при занятиях спортом в очень влажную погоду вы можете почувствовать головокружение или тошноту. Исследование марафонцев, опубликованное в «Temperature» в 2016 году, показало, что чем выше была относительная влажность воздуха, тем больше это влияло на работу сердца и кровеносных сосудов спортсменов.
3. Может усугубить астму, но в то же время помочь астматикам
Люди, страдающие от астмы, знают, что вдыхание холодного сухого воздуха может воспламенить их дыхательные пути. Однако то же самое может делать и горячий влажный воздух.
Исследование, опубликованное в «Американском журнале респираторной и интенсивной медицины» в 2012 году, показало, что влажный воздух может вызывать сужение дыхательных путей. Нейтрализовать этот негативный эффект может помочь доза заранее принятых антиастматических препаратов.
mygifdump.tumblr.com
Парадокс заключается в том, что в то же время влажный воздух может оказать астматикам помощь. «Увлажненный воздух часто используется для лечения многих заболеваний, таких как астма, аллергия, простуда и даже заложенность носа, – утверждает Белицки. – Вспомните старый добрый способ избавления от насморка – вы ставите перед собой кастрюлю с картошкой, надеваете полотенце на голову и вдыхаете пар. Влага разрыхляет слизь, облегчая сморкание».
4. Может привести к обезвоживанию
Постоянное потоотделение в жаркую погоду может быть очень неудобным: стоит хотя бы вспомнить прилипание ног к кожаным сиденьям.
Но в то же время это может привести и к более негативным последствиям – обезвоживанию. «Когда вы потеете, то теряете важные для организма электролиты, такие как натрий и хлорид, – объясняет доктор Нешейват. – Поэтому очень важно поддерживать водный баланс в организме, чтобы избежать обморока, мышечных спазмов и перегрева, особенно в летнее время».
Так что не забывайте пить как можно больше воды, когда зашкаливают цифры термометра и повышается влажность воздуха.
5. Может вызвать тепловой стресс
В самом плохом сценарии развития событий высокая влажность воздуха может вызвать состояние, известное как тепловой стресс, при котором ваше тело вообще перестанет охлаждаться. «Тепловое истощение происходит, когда температура тела поднимается выше 40° C, – говорит доктор Сарин. – Вы начинаете чувствовать головокружение и обезвоживание, а сердце бешено бьется».
Исследование, опубликованное в 2020 году в научном журнале «Environmental Research Letters», предполагает, что к 2100 году более 1 миллиарда человек будут испытывать тепловой стресс, связанный с повышением уровня тепла и влажности.
Поэтому любому, кто чувствует себя действительно перегретым, необходимо понижать температуру своего тела с помощью вентиляторов, охлаждающих жидкостей и пребывания в прохладных местах.
К счастью, большинству из нас достаточно небольшой порции холодного воздуха, чтобы почувствовать себя гораздо лучше в жаркий влажный день. «В следующий раз, когда вы начнете ощущать дискомфорт, включите ближайший вентилятор, – советует Белицки. – А при появлении любых нежелательных симптомов незамедлительно обратитесь к врачу»
Информация для населения
4 декабря 2020
Влияние влажности воздуха на здоровье человека
Погодно-климатические условия интенсивно влияют на самочувствие людей, способны улучшать или ухудшать состояние нашего здоровья. Немаловажным параметром с этой точки зрения является влажность воздуха.
Повышенная влажность (более 85%) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой из-за уменьшения испарения пота с поверхности кожи. Чем больше влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела, который как минимум влечёт за собой вялость и тошноту, а как максимум, потерю сознания, сердечные приступы, кислородное голодание мозга. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при температуре окружающей среды выше 30°С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова; возникает так называемое «проливное» течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу. Повышенная влажность опасна и в сочетании с низкой температурой, так как возникает риск сильного переохлаждения. Вместе с тем, умеренно влажный воздух может быть весьма полезен для здоровья, он благоприятно влияет на слизистые оболочки дыхательных путей, способствует очищению от мокроты, защищает от болезнетворных бактерий.
Недостаточная влажность воздуха (менее 20%) также оказывает негативное влияние на здоровье человека из-за интенсивного испарения влаги с поверхности слизистых оболочек дыхательных путей, что может привести к их пересыханию и растрескиванию, а затем и загрязнению болезнетворными микроорганизмами. При таком уровне влажности даже здоровые люди испытывают ощущение сухости в носоглотке, «резь» в глазах, может начаться носовое кровотечение. Особенно опасен слишком сухой воздух для больных бронхиальной астмой, у них наблюдается общее ухудшение самочувствия, возможны приступы. С другой стороны, умеренно сухой воздух позволяет легче переносить низкие и высокие температуры. Так, например, при малой относительной влажности летняя жара переносится легче, чем та же температура, но в районах с высокой влажностью. То же самое и с отрицательными температурами. Сильные морозы при низкой влажности приносят гораздо меньший дискомфорт, чем небольшой «минус» в условиях влажного воздуха.
Большую часть своей жизни мы проводим в различных помещениях и от того, насколько комфортен микроклимат в нашей квартире, офисе, учебной аудитории, зависит наше самочувствие и работоспособность. В Российской Федерации основные гигиенические требования к параметрам микроклимата в жилых и общественных помещениях установлены в следующих документах:
Для специализированных помещений (ЛПУ, спортивные залы, бассейны, др.), оптимальные и допустимые нормы относительной влажности воздуха устанавливаются в отдельных нормативных документах.
Сейчас производители предлагают довольно широкий ассортимент всевозможных приборов для измерения влажности в помещениях (гигрометры, термогигрометры, психрометры, гиростаты, др.), самые разные по цене, конструктивным особенностям и дизайну, так что контролировать уровни влажности в своих жилищах и офисах совсем несложно, сложнее поддерживать оптимальные значения влажности.
Уюта и тепла Вашему дому! Будьте здоровы!
Как ветер, влажность и атмосферное давление влияют на самочувствие
Терапевт белгородского центра медпрофилактики Надежда Витонене рассказывает «Белгородской правде» о метеозависимых людях
Человек, как животные и растения, тесно связан с природой. Так что все мы в той или иной степени реагируем на смену климатических условий. Разберёмся, кому именно стоит быть аккуратнее при резком похолодании или во время сильного ветра.
Атмосферное давление
«Атмосферное давление – 750 мм рт. ст.», – слышим мы в прогнозе погоды, но для большинства этот показатель ничего не значит. А зря: если давление выше, страдают сердечники, астматики, люди с психическими отклонениями. При давлении ниже 748 гипотоники теряют силы и хотят спать, а гипертоники мучаются от головной боли.
«Атмосферное давление считается самым важным фактором погоды. Стоит ему измениться, и сразу же меняется давление в полостях организма, из‑за этого раздражаются нервные окончания – барорецепторы органов дыхания, суставов, сосудов, брюшной полости. Рецепторы передают сигнал в головной мозг, а он в свою очередь – вегетососудистой системе, которая отвечает за тонус сосудов, артериальное давление и контролирует деятельность эндокринных желёз», – объясняет врач-терапевт Надежда Витонене.
Вот почему при изменении атмосферного давления обостряется артрит, болят суставы, прыгает артериальное давление, нарушается ритм сердечных сокращений. Такие реакции проявляются у людей, страдающих повышенным внутричерепным давлением, перенёсших черепно-мозговые травмы, с пороками сердца и хронической сердечной недостаточностью, хроническими заболеваниями дыхательных путей.
«При скачках давления происходит одновременное снижение парциального (обеспечивающего переход кислорода из лёгких в кровь – прим. авт.) давления кислорода в крови, от гипоксии страдают клетки головного мозга. Поэтому даже у здоровых людей от перепадов давления болит голова», – рассказывает врач.
Температура
Наиболее комфортной для человека считается температура 16–18˚. Перепад плюс-минус 3–4˚ особо никто не замечает, а вот резкое похолодание или внезапное потепление на 7–8˚ и более в течение 12 часов может вызвать серьёзные проблемы со здоровьем у пациентов с сосудистыми заболеваниями, а также у людей, перенёсших инсульт или инфаркт.
«Я всегда предупреждаю своих пациентов с хроническими заболеваниями сердца и сосудов, эндокринной и нервной систем, что им опасно резко менять климатические пояса: зимой – на тёплые края, а летом – на регионы с пониженной температурой», – говорит Надежда Витонене.
Многие с градусником под мышкой и с носовым платком в руке на себе убедились, что резкое похолодание неблагоприятно влияет на иммунную систему. Если уши, горло и нос – ваши слабые места и у вас случаются отиты, фарингиты и тонзиллиты, во время похолоданий будьте предельно осторожны.
Влажность
Слушая прогноз погоды, обращайте внимания и на влажность воздуха (то, насколько он насыщен парами воды – прим. авт.) – от него тоже сильно зависит самочувствие.
«Комфортным показателем для нашей местности считается влажность воздуха 50 %, – уточняет Надежда Владимировна. – Когда она понижена, воздух становится сухим, – так часто бывает во время отопительного сезона в помещении. Слизистые оболочки пересыхают, а это способствует развитию инфекций».
Повышенная влажность – тоже плохо. В холодное время года она провоцирует бронхоспазмы и скачки артериального давления у людей, страдающих бронхолёгочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Сырость снижает способность организма справляться с холодной температурой воздуха: бывает, обморожение наступает при температуре даже выше ноля, особенно если на улице сильный ветер.
Ветер
«Ветер раздражает рецепторы кожи и незащищённые слизистые оболочки, поэтому он влияет на людей с патологиями нервной системы. У людей с заболеваниями глаз и кожи могут случаться рецидивы болезни, ведь ветер механически воздействует на поражённые участки», – объясняет Надежда Витонене.
На ветер беспокойно реагируют многие дети, люди с неуравновешенной психикой. Но и полное безветрие для кого‑то беда: из‑за возрастных гормональных колебаний начинают беспричинно беспокоиться пожилые люди и подростки.
Смена сезонов
Работники скорой помощи знают: во время смены сезонов всегда увеличивается число вызовов. Казалось бы, отчего осенью болеть, если за лето мы набрались сил на солнышке и наелись витаминов? Но именно в это время начинаются рецидивы язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, депрессий и неврозов, хронических воспалительных заболеваний.
«Часть пациентов с хроническими болезнями напрямую зависят от погодных факторов, характерных для того или иного времени года. Поэтому, допустим, на границе осени и зимы мы наблюдаем всплеск заболеваний, – говорит медик. – Впрочем, врачи часто встречаются и с обратной ситуацией: «хроники» могут благополучно противостоять влиянию погоды, а потом заболеть без видимой причины. На способность сопротивляться погодным условиям влияют адаптационные возможности организма».
Метеозависимым людям врачи советуют не злоупотреблять алкоголем и кофе, чаще бывать на свежем воздухе и больше двигаться – эти полезные привычки минимизируют влияние погодных аномалий на организм.
Это интересно
От погоды зависит поведение животных, птиц и насекомых, о чём хорошо знали наши предки. Поэтому в старину на Руси лягушку использовали как барометр. Она жила в ёмкости с водой с маленькой деревянной лесенкой. Если квакушка поднялась по лесенке вверх – жди дождя, если плавает в воде – будет сухо и ясно. Коже земноводного нужно постоянное увлажнение, поэтому в жаркую погоду лягушки сидят в воде, а перед дождём, когда влажность воздуха увеличивается, выходят прогуляться.
Погода влияет и на домашних животных. Хозяева кошек замечали: когда животные спят, прикрыв лапкой нос, – будет похолодание. Если растянулись на спине кверху животом – грядёт потепление.
Чувствительны к изменению температуры сверчки и кузнечики. Сильно стрекочет кузнечик вечером – к хорошему дню, молчит – к дождю. Светлячки светятся сильнее обычного перед хорошей погодой.
Ощущение холода и влажность. Подробный разбор
Этот вопрос давно меня терзал. Влияет ли влажность на ощущение холода при низких температурах (
Вот так выглядит схема теплопотерь человека.
Немного пояснений: красным отмечены положительные связи, т.е. чем больше температура кожи, тем больше потери излучением, тем больше потери с открытых участков тела. Синим отмечены отрицательные связи, чем меньше температура среды, тем больше потери излучением ну и т.д. Черным отмечены связи пока неизвестного знака.
Если указана просто влажность — имеется в виду влажность окружающего воздуха, если указана «влажность воздуха» — имеется в виду влажность воздуха в данном процессе(она может меняться в течение процесса). Аналогично с температурой: «температура среды» — это температура окружающего воздуха, если написано «температура воздуха» — это температура воздуха в этом процессе
Откуда эта схема родилась:
1) Открытые части тела. Тепло может теряться за счет излучения, кондукции, испарения
1.1) Излучение: кожа излучает и излучение непосредственно рассеивается в окружающую среду. Зависит только от температуры среды и кожи.
1.2) Кондукция: тепло передается от кожи к воздуху. Тут вообще очень сложный процесс: тепло передается непосредственно от кожи к тоненькому слою воздуха на границе с кожей. Толщина этого слоя сильно зависит от скорости ветра. А скорость передачи тепла будет зависеть от теплопроводности воздуха и разницы температур лица и воздуха. Теплопроводность воздуха зависит от его температуры и состава. По итогу зависит от: температуры среды и кожи, влажности, скорости ветра.
1.3) Испарение: при обычных условиях пот если и выделяется, то в более перегретых частях (спина,грудь, шея, подмышки), но не на лице или руках. Поэтому охлаждение за счет потовыделения будет рассмотрена отдельно и для всего организма сразу.
Итого: тепло передается путем излучения и кондукции
2) Закрытые участки тела. Тепло передается от кожи, через все слои одежды, к поверхности одежды. Оттуда тепло передается в окружающую среду кондукцией и излучением. Также мы теряем тепло из-за конвекции. Испарение рассматривается отдельно.
2.1) Передача тепла в слоях одежды от кожи к поверхности одежды. Здесь я не пишу метод теплопередачи, т.к. там есть все, а именно: тепло внутри каждого слоя одежды передается кондукцией, каждый слой одежды поглощает и излучает для каждого соседнего слоя, воздух внутри одежды нагревается и перемещается между слоями из-за разности плотностей, но в основном за счет движения человека, этот воздух постоянно обменивается теплом со слоями одежды, а это я еще про пот не начал. Короче, оставим это все производителям теплой одежды, а сами скажем, что одежда это твердый слой, с определенным коэффициентом теплопроводности (это не только моя выдумка, так считают для параметров микроклимата, при определении степени тяжести работ. Это достаточно точная и простая модель). А значит влиять будет температура поверхности одежды и кожи, теплопроводность одежды.
2.2) Передача тепла от поверхности одежды в окружающую среду. Ситуация здесь будет аналогична передаче тепла с открытых частей тела. Основную роль играют кондукция и излучение, а значит зависит от температуры среды, влажности, скорости ветра, температуры поверхности одежды.
2.3) Конвекция. можно разделить на 2 составляющие: перемещение воздуха непосредственно через одежду, перемещение воздуха через зазоры/щели в одежде. Практически вся верхняя зимняя/демисезонная одежда делается непродуваемой, поэтому потери непосредственно через одежду из-за конвекции очень маленькие. Потери из-за зазоров или щелей между компонентами одежды просчитать очень сложно, т.к. они сильно варьируются от того, насколько одежда подогнана, насколько активно человек двигается и т.д. Тем не менее, потери зависят от того, насколько быстро меняется воздух(скорость ветра), какой он температуры (температура среды), какая у него теплоемкость (причем теплоемкость в процессе нагревания и увлажнения под одеждой меняется и не так сильно варьируется, поэтому ее изменением можно пренебречь, разумеется, будут расчеты).
Итого: тепло передается кондукцией от кожи к поверхности одежды, затем излучением и кондукцией от поверхности одежды в окружающую среду. Из-за зазоров и щелей в одежде при движении и ветре теплый воздух заменяется холодным.
3) Дыхание. При дыхании мы вдыхаем воздух какой-то температуры и влажности, а выдыхаем воздух с температурой 25-35°С (в зависимости от режима дыхания и температуры окружающего воздуха) и влажностью 70-100% (по разным источникам). Энергия тратиться на обогрев воздуха и на испарение влаги из легких. Соответственно будут влиять температура среды, влажность и теплоемкость воздуха (здесь ситуация аналогичная с конвекцией, теплоемкость меняется от момента вдоха к моменту выдоха)
4) Потовыделение. с самим потом все просто, он выделяется, на его испарение тратится уйма энергии, мы охлаждаемся. Что сложно — как именно он испаряется, что с этим водяным паром дальше происходит и как это все влияет на остывание организма. Т.к. влаги испарится больше чем ее выделилось не может, а сколько ее выделилось зависит от перегрева организма, то рассматривать охлаждение (а меня интересует больше переохлаждение) именно за счет испарения нет смысла. Проблемы и переохлаждение наступают тогда, когда влага не отводится от кожи и уже излишне увеличивает теплопотери. Рассмотрим 2 ситуации:
4.1) Пот выделяется на открытой части тела. Нестандартная ситуация для низких температур, но ладно. Пот сразу начинает испаряться, т.к. поверхность кожи создает приграничный нагретый слой воздуха. При нагревании, относительная влажность воздуха падает, причем очень резко (изменение на 10°С осушает холодный воздух в 2.5-3 раза). Поэтому не важно, какая была влажность окружающего воздуха, при соприкосновении с кожей он нагреется и станет сухим, и если хоть какая-то жидкость и была на вашей коже, она начнет быстро испарятся. Ну и разумеется, не может происходит конденсация пара на вашей коже, т.к. конденсация подразумевает прямо противоположные условия: теплый воздух и холодную поверхность. Это может показаться странным, но наличие воды уменьшает теплопередачу остальными способами (да, вам холодно, очень холодно, но это из-за испарения), путем интенсивного охлаждения поверхности кожи уменьшается теплопередача как кондукцией, так и излучением. Поэтому, в данном случае, излишних теплопотерь быть не может.
4.2) Пот выделяется под одеждой. После выделения пота начинают происходить следующие вещи: пот впитывается одеждой, а то что не впиталось начинает медленно испарятся. Если испаряется недостаточно быстро, то одежда промокает, а вот тут, уже могут возникнуть дополнительные теплопотери, т.к. мокрая одежда значительно увеличивает теплопроводность, за счет замены воздуха в одежде водой (разница в коэффициенте теплопроводности примерно в 25 раз). Скорость испарения напрямую зависит от того, как быстро пар покидает нашу одежду и это в основном зависит от свойств одежды, а не от погоды, но обо всем по порядку.
4.2.1)Рассмотрим этот механизм. Пар может покидать нас 2-умя способами: непосредственно через одежду и через щели/зазоры в одежде. 2-ое относит нас к конвекции в закрытых участках тела, все тоже самое, и в отводе пара он будет играть значительную роль, только если вы расстегнете куртку. Основное количество пара отводится через одежду. Температура и влажность под одеждой практически не зависят от окружающей среды и формируются человеком. Поэтому температура под курткой близка к температуре кожи, а влажность хз какая, но высокая. В итоге, под одеждой создается сильное избыточное давление водяного пара, так например давление водяного пара при 0° и 30°С и 100% влажности отличается в 6.9 раз. Ну а газ, как и любой порядочный гражданин, бежит из области высокого давления в область низкого. Таким образом, происходит отвод влаги из под одежды, без значительных потерь тепла из-за потерь теплого воздуха(сам воздух не стремится выбраться из под одежды, для него и снаружи и внутри атмосферное давление). Разумеется, никакого отсыревания одежды на холоде из-за внешней влаги и быть не может, у нас и своей предостаточно, и все промокание одежды сводится к поглощению пота или адсорбции водяного пара (того же пота).
4.2.3*) При специфической одежде (очень тонкой куртке, например мембранке) возможно образование конденсата на внутренней части куртки, который не будет выводится, а начнет опять смачивать одежду, причем при конденсации будет выделятся тепло, которое будет обогревать именно куртку, а т.к. куртка легкая это будет приводить к увеличению температуры поверхности куртки и дальнейшему увеличению теплопотерь. Данный эффект возможен только при тонкой куртке, в который внутренний слой охлаждается до температуры близкой к уличной (в пуховиках внутренний слой имеет температуру, недалекую от температуры кожи). И чем ниже температура среды, тем более вероятнее образование конденсата. От влажности окружающего воздуха это не зависит, т.к. водяной пар наоборот стремится покинуть нас, аналогично ситуации, разобранной в 4.2.1.
Везде отрицательную связь имеет температура среды, оно и ожидаемо. теплопроводность и теплоемкость имеет везде положительную. Влажность имеет положительную связь в потоотделении (рассмотрено выше) и отрицательную в испарении (чем влажнее воздух вдыхается, тем меньше испаряется из легких). Скорость ветра имеет положительную при кондукции и конвекции, но отрицательную в потовыделении, (небольшая шутка, если вас сильно продувает, вы хотя бы будете сухими) которой можно пренебречь.
Подробно про влажность
Теперь, когда понятно как что и куда влияет на теплопотери, рассмотрим как именно влажность влияет на теплопотери. Всего есть 4 пункта: теплопроводность, теплоемкость, дыхание, потовыделение.
0) Содержание водяного пара. Для всех дальнейших расчетов необходимо знать, а сколько этого водяного пара содержится в воздухе при разных температурах. Давление насыщенного водяного пара хорошо аппроксимируется следующей формулой
Используя уравнение Менделеева-Клапейрона выводим зависимость плотности газа от его давления. Подставляем в полученное уравнение зависимость давления от температуры и получаем итоговую формулу. Вот так плотность насыщенного водяного пара зависит от температуры:
1) Теплоемкость. Теплоемкость смеси газов рассчитывается как средневзвешенное теплоемкостей всех его частей.
Для начала, узнаем теплоемкость водяного пара и воздуха для нашего диапазона температур. Небольшое отступление: если считать теплоемкость по формулам, то получится, что она не зависит от температуры. Это правда только для идеального газа, теплоемкость реального газа зависит от температуры и измеряется экспериментально, поэтому тут формул не будет.
Для водяного пара при отрицательных температурах я не нашел таблицу (это и понятно, ее хрен измеришь), но можно заметить, что теплоемкость слабо зависит от температуры, и для дальнейших расчетов теплоемкость воздуха принимается за 1005 Дж/(К*кг), а теплоемкость водяного пара = 1861 Дж/(К*кг) — данную теплоемкость водяной пар имеет при 0°С.
Считаем теплоемкость влажного и сухого воздуха и сравниваем.
Но стоит отдать должное, теплоемкость влажного воздуха действительно больше чем сухого… хе хе хе. Но разница теплоемкости из-за температуры куда значительнее, чем из-за влажности. Если еще прикинуть, что теплоемкость влияет на потери через дыхание и через конвекцию, что составляет около трети теплопотерь (основное теряется через одежду) и разница во влажности редко достигает 20-30%, то итоговое будет не более 0,324*0,3*0,25 =0,024%
Кстати его теплоемкость больше не потому, что вода имеет большую теплоемкость. Водяной пар это газ и он чихал на свойства жидкости, все куда проще. Теплоемкость обратно пропорциональна молярной массе. Молярная масса воздуха 29г/моль, а водяного пара 18г/моль. Как можно заметить, отношение этих величин примерно равно отношению теплоемкостей воздуха и водяного пара.
Итог: При большей влажности холоднее, разница составляет менее 0,03%
2) Теплопроводность. Теплопроводность рассчитывается аналогично теплоемкости. Для расчета опять возьмем табличные значения, т.к. они во-первых точнее, во-вторых, я так и не разобрался, как рассчитать теплопроводность по формуле.
Теплопроводность водяного пара при отрицательных температурах я не нашел (та же ситуация, что и с теплоемкостью), поэтому посчитаем, что она изменяется по аналогично воздуху (они оба газы и близки к нормальным условиям, так что это не грубое допущение). Считаем теплопроводность для влажного воздуха.
Разница со знаком минус по простой причине — сухой воздух ЛУЧШЕ проводит тепло. Да да, может быть у воды и выше теплопроводимость в 25 раз по сравнению с воздухом, но тут у нас не вода. Тут водяной пар, и его не волнуют свойства жидкостей. Опять учтем реальные условия: теплопроводность влияет на 2/3 теплопотерь, различие во влажности 25%
Итог: При большей влажности теплее, разница менее 0,02%
3) Дыхание. При дыхании тепло расходуется на обогревание воздуха и на испарение жидкости.
Данные расчета представлены в таблице, ну а чтобы было нагляднее еще и график.
Насколько эти 10% значимы? ну, легочные потери составляют 10-30% от всех потерь (это по личным расчетам и по расчетам по этому сайту https://ntm.ru/center/108/7672 ). По итогу, разница теплопотерь будет составлять 1-3% и это только при 0°, и между абсолютно влажным и абсолютно сухим воздухом. Если взять более реальное различие во влажности (пусть даже 20%), то разница уже будет 0,2-0,6%, возьмем 0,4% как среднюю. Но хоть что-то!
Итог: при большей влажности теплее, разница менее 0,4% Уиииии десятые процента!
4) Потовыделение. Самое сложное для учета. Можно достаточно точно рассчитать разницу скорости отвода пара для разных условий (сделано в главе 4.2.2), однако эта величина очень косвенно влияет на теплопотери. Рассчитать как влага влияет на теплопроводность одежды, практически нереальная задача (в начале описана теплопередача в слоях одежды).
Как перевести эти 3% в теплопотери? Надо взять время, в котором вы находитесь в мокром состоянии, умножить на число, показывающее во сколько раз отличаются средние теплопотери вспотевшего человека от сухого, и разделить на время нахождения на улице. Сделать так для сухого и влажного воздуха и сравнить. Это настолько разная величина для разных людей, настолько зависящая от рода деятельности и правильности выбранной одежды, что нормально оценить это не получится. Поэтому оценим ненормально.
Пусть человек промокает сразу и мгновенно и высыхает все время прогулки, если воздух мокрый. А вот если воздух сухой, то он 3% времени прогулки ходит сухой. А промокает он настолько сильно, что его теплопотери связанные с одеждой (2/3) всех теплопотерь) увеличиваются в 2 раза. Тогда при большей влажности теплопотери увеличиваются на 2%.
Итог: Данный фактор может внести самый значимый вклад в увеличение теплопотерь при влажном воздухе.
Вот и закончилось рассмотрение влияния влажности. Что получилось? в таблице показаны максимальные воздействия факторов. Для всех факторов максимум наблюдается при 0° и резко уменьшается при уменьшении температуры.
А что говорят люди, про ощущение влажности? Давайте обратимся к людям на форумах. Здесь приведены примеры из обсуждений вопроса о влажности и холоде.