04.07.02 - ආර්ද්‍රතාමිතිය - Advanced Level Science Stream – LearnSteer

ආර්ද්‍රතාමිතිය

නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව (A.H)

වායුගෝලීය ඒකක පරිමාවක ඇති ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය නිරපේක්ෂ අර්ද්‍රතාවයයි.
නැතහොත් වායුගෝලයේ පවතින ජල වාෂ්ප ඝනත්වය නිරපේක්ෂ අර්ද්‍රතාවයයි.

උපරිම නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව (A.H_max)

යම් උෂ්ණත්වයක දී නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවට පැවතිය හැකි උපරිම අගය උපරිම නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවයි.
වායුගෝලීය ජල වාෂ්පයෙන් සංතෘප්ත වුවහොත් ඒකක පරිමාවක ඇති ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය උපරිම නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවයි.

වායුගෝලයේ V පරිමාවක් තුළ පවතින ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය m ද, එම උෂ්ණත්වයේ දී ම V පරිමාව ජල වාෂ්පයෙන් ම සංතෘප්ත වුවහොත් පැවතිය හැකි වාෂ්ප ස්කන්ධය M ද යැයි සැලකූ විට,

\begin{array}{rcl}\mathrm A.\mathrm H.&=&\;\dfrac{\mathrm m}{\mathrm V}\\(\mathrm A.\mathrm H.)_{max}\;&=&\;\dfrac{\mathrm M}{\mathrm V}\end{array}

නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවේ ඒකක kg m^-3 වේ.

සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව

යම්කිසි උෂ්ණත්වයක දී සලකන ලද පරිමාවක් තුළ තිබෙන ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය එම උෂ්ණත්වයේ දී එම පරිමාව තුල තිබිය හැකි උපරිම ජල වාෂ්ප ස්කන්ධයට දරන අනුපාතයේ ප්‍රතිශතය සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව නම් වේ.

යම් උෂ්ණත්වයක දී සලකන ලද පරිමාවක් තුල තිබෙන ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය m ද, තිබිය හැකි උපරිම ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය M ද නම්,

\begin{array}{rcl}\mathrm R.\mathrm H.&=&\;\dfrac{\mathrm m}{\mathrm v}\times100\%\end{array}

සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවට පීඩන පද ඇසුරින් ද සමීකරණයක් ලබා ගත හැක.

V පරිමාවක ඇති ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය m යැයි සිතන්න. පීඩනය p යැයි සිතන්න.

එයට $PV \;=\; nRT$ යොදමු.

$PV=\dfrac mWRT\rightarrow$ 1 W = ජලයේ සා.අ.ස්.

එම උෂ්ණත්වයේ දී ම V පරිමාව ජල වාෂ්ප වලින් සංතෘප්ත වුවහොත් එවිට සංතෘප්ත වාෂ්ප පීඩනය P ද, එවිට V පරිමාව තුල ඇති ජල වාෂ්ප ස්කන්ධය M ද නම්,

$PV=\dfrac MWRT\times100\%\rightarrow$ 2

\dfrac12\;න්\; \dfrac p{\mathrm P}=\dfrac mM

\begin{array}{rcl}R.H.&=&\;\dfrac mV\times100\%\;අනුව,\\R.H.\;&=&\;\dfrac pP\times100\%\\R.H.\;&=&\dfrac{පරිසරයේ\;ජය\;වාෂ්ප\;පීඩනය}{\;එම\;උෂ්ණත්වයේදී\;සා.වා.පී.}\times100\%\end{array}

R.H. ට පැවතිය හැකි අවම අගය ශුන්‍ය වේ. එම අවස්ථාවට එළඹෙන්නේ අවකාශය ඉතාමත් වියළි වූ විටයි. ජල වාෂ්ප කිසිවක් නැති විටයි.
R.H. ට පැවතිය හැකි උපරිම අගය 100% වේ. එම අවස්ථාව එළඹෙන්නේ පරිසරය ජල වාෂ්පයෙන් සංතෘප්ත වී ඇති විටයි.

තුෂාර අංකය (dew point)

පරිසරයේ ජල වාෂ්ප පීඩනය වෙනස් නො කොට පවතින ජල වාෂ්ප ප්‍රමාණයෙන් ම සංතෘප්ත කිරීමට පරිසරය සිසිල් කළ යුතු උෂ්ණත්වය තුෂාර අංකයයි.

තුෂාර අංකයේ දී ජල වාෂ්ප පරිසරයෙන් සංතෘප්ත වේ.
තුෂාර අංකයේ දී පවතින්නේ සංතෘප්ත වාෂ්ප පීඩනයයි.
තුෂාර අංකයේ දී සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව 100% වේ.
කාමර උෂ්ණත්වයේ දී අසංතෘප්ත ජල වාෂ්ප පීඩන තුෂාර අංකයේ දී සංතෘප්ත ජල වාෂ්ප පීඩනයට සමාන වේ.

සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව සඳහා ලබා ගත් පීඩන ආශ්‍රිත සමීකරණය සලකන්න. එහි අන්තර්ගතය වූ “පරිසරයේ ජල වාෂ්ප පීඩනය” වෙනුවට “තුෂාර අංකයේ දී සංතෘප්ත ජල වාෂ්ප පීඩනය” යන්න ආදේශ කළ හැක.

\begin{array}{rcl}R.H.\;&=&\dfrac{තුෂාර\;අංකයේදී\;සං.වා.පී.}{\;\;කාමර\;උෂ්ණත්වයේදී\;සං.වා.පී.}\times100\%\\&&\end{array}

අවකාශයක උෂ්ණත්වය එහි තුෂාර අංකයට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වයක සිට ක්‍රමයෙන් අඩු කරන විට ආර්ද්‍රතාවේ වෙනස් වීම

යම් අවකාශයක උෂ්ණත්වය අඩු වන විට අවකාශයේ පැවතිය හැකි උපරිම ජල වාෂ්ප ප්‍රමාණය අඩු වන බැවින් ජල වාෂ්ප මගින් ක්‍රමයෙන් වායුගෝලය සංතෘප්ත තත්ත්වය කරා ළඟා වේ.
අඩු කරන විට යම් උෂ්ණත්වයක දී වායුගෝලයේ පැවතිය හැකි උපරිම ජල වාෂ්ප ප්‍රමාණයක් අඩංගු අවස්ථාව එළඹේ.
එවිට සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව පළමු වතාවට 100% ක් වන අතර මෙම විශේෂ උෂ්ණත්වය මෙම අවකාශයේ තුෂාර අංකය වේ.
රාත්‍රි කාලයේ දී වායුගෝලයේ උෂ්ණත්වය තුෂාර අංකයට වඩා අඩු වී ඇති දිනවල ශාක පත්‍ර මත පිණි බිංදු දක්නට ඇත්තේ අමතර වාෂ්ප ඝනීභවනය වීම නිසා ය.
තුෂාර අංකයට පහළ උෂ්ණත්වවල දී සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව 100% අගයේ නියතව පවතී.

යම් අවකාශයක උෂ්ණත්වය කාලය සමග ක්‍රමයෙන් අඩු කරන විට සාපේක්ෂ හා නිරපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවල වෙනස් වීම ප්‍රස්තාරික ව පහත දැක්වේ.

ඔප දැමූ කැලරි මීටරයක් ඇසුරින් වාතයේ සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාව සෙවීම.

අවශ්‍ය ද්‍රව්‍ය සහ උපකරණ

පිටත පෘෂ්ඨය ඔප දැමූ කැලරි මීටර 2 ක්
කුඩා අයිස් කැබලි
මන්ථයක් 0 – 50℃ උෂ්ණත්ව මාන 2 ක්
වීදුරු තහඩුවක් හා ආධාරක 2 ක්

ක්‍රමය

එක් කැලරි මීටරයකින් අඩක් පමණ ජලය දමන්න.
රූපයේ පරිදි T₁හාT₂ උෂ්ණත්වමාන ආධාරක මගින් සකස් කරන්න.
ප්‍රශ්වාස වාතය කැලරි මීටර දෙසට යාම වැළැක්වීමට වීදුරු තහඩුවක් ආධාරක මගින් කැලරි මීටර ඉදිරියෙන් සවි කරන්න.
වරකට එක බැගින් කුඩා අයිස් කැබලි එකක් දිය වූ පසු අනෙක කැලරි මීටරය තුළට දමමින් ජලය හොඳින් මන්ථනය කරන්න.
විශාල අයිස් කැබලි භාවිතා නො කළ යුතුයි. එසේ වුවහොත් උෂ්ණත්වය ශීඝ්‍රයෙන් පහළ බසින නිසා තුෂාර අංකය නිවැරදිව හඳුනා ගැනීමට අපහසු වේ.
ජලය ඇති කැලරි මීටරයේ පිටත පෘෂ්ඨයේ තුෂාර තැන්පත් වීම නිසා එහි ඔපය යාන්තමින් නැති වන අවස්ථාව, අනෙක් කැලරි මීටරයේ පෘෂ්ඨයේ ඔපය සමග සංසන්දනාත්මක ව නිරීක්ෂණය කරන්න.
එසේ තුෂාර හට ගැනීම ආරම්භ වන මොහොතේ ජලය සහිත කැලරි මීටරයේ ඇති T₁ උෂ්ණත්ව මානයේ පාඨාංකය Ɵ₁ මැන ගන්න.
දැන් අයිස් එකතු කිරීම නවතා තවදුරටත් හොඳින් මන්ථනය කරමින් උෂ්ණත්වය වැඩි වීමට ඉඩ හරින්න.
කැලරි මීටර පෘෂ්ඨයේ ඔපය නැවත මතු වෙමින් තුෂාර අතුරුදහන් වන අවස්ථාව නිරීක්ෂණය කර එම අවස්ථාවේ T₁උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකය Ɵ₂ මැන ගන්න.
දැන් T₂උෂ්ණත්වමානය මගින් කාමර උෂ්ණත්වය Ɵ_R මැන ගන්න.

පාඨාංක

තුෂාර තැන්පත් වන උෂ්ණත්වය(Ɵ₁) =

තුෂාර අතුරුදහන් වන උෂ්ණත්වය(Ɵ₂₎ =

කාමර උෂ්ණත්වය(Ɵ_R) =

ඉහත T₁ උෂ්ණත්වමානයේ පාඨාංකවල මධ්‍ය අගය ( $\dfrac{\theta_1+\theta_2}2$ ) ගණනය කර තුෂාර අංකය ලෙස සලකන්න.
දැන් අසංතෘප්ත ජල වාෂ්ප පීඩන වගුවක් භාවිත කර තුෂාර අංකයේ දී සංතෘප්ත ජල වාෂ්ප පීඩන P₀ද කාමර උෂ්ණත්වයේ දී සංතෘප්ත ජල වාෂ්ප පීඩනය P ද සොයා ගන්න.
$R.H.\;=\;\dfrac{\mathrm{තුෂාර}\;\mathrm{අංකයේදී}\;\mathrm ස.\mathrm{ජල}.\mathrm{වා}.\mathrm{පී}.(P_o)}{\mathrm{කාමර}\;\mathrm{උෂ්ණත්වයේදී}\;\mathrm ස.\mathrm ජ.\mathrm{වා}.\mathrm{පී}.(P)}\times100\%$
ලබා ගත් අගයන් ඉහත සමීකරණයට ආදේශ කර R.H. සඳහා නිවැරදි අගය ලබා ගන්න.

Video Links: