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你是否会因为高温潮湿的空气窒息? 精选

已有 5001 次阅读 2017-5-31 19:00 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

刚过端午,今天福州极其闷热。

在盼下雨的时候,产生一个问题。有些时候(可能就是所谓的回南天),福州极其潮湿闷热,墙壁挂水,人都能感觉到空气中充满了水蒸气。

这种状况下,难受之时,不免有个担心。会不会因为水蒸气过多,挤占了氧气和氮气的空间,从而导致人体缺氧?

这与水的饱和蒸汽压有关。在100摄氏度时,水的饱和蒸汽压与大气压相等。也就是说,100摄氏度的饱和水蒸汽的数密度跟平常空气的密度差不多,更准确地讲应该是后者的(30+273)/(100+273)=0.81。

问题是,水的蒸气压随温度变化很剧烈。室温30摄氏度下,其饱和蒸气压可能显著地小。 在wiki上找到的数据如下:


这里只需要注意最后一列。这一列给出的便是第一列所列温度下水的饱和蒸汽压相对大气压的比值。我们可以看到,在100度的时候,比值为1,这个是定义。在90度时,比值就掉到了0.69。在摄氏30度时,这个比值仅为0.04。也就是说,在福州发生回南天的时候,哪怕空气中水蒸汽饱和,其所占比例也只有0.04,引起的氧气含量的下降也才4%。所以,之前的担心没大必要。

据说在印度某些地方,夏季温度可以达到摄氏50度。从表中我们可以读出,相应的蒸气压为0.12个大气压。这个数据也许有点可观了。印度的夏季在很多地方也正是雨季。如果高温再遇到潮湿,空气中氧气含量可以下降12%!相当于海拔1200米的山上的氧气含量。

当然这里仅是一些物理仪器上的数据。对人体而言,这些变化是否可观,也许有待生理学研究。

注1:水的蒸气压随温度的变化,有著名的Clausius–Clapeyron关系。按照这个关系,再加上一定假设,可以看出蒸汽压p随温度T的变化的大致的规律为log(p)与-1/T成线性关系。见下图:




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