Артель Банная

Человечество всегда стремилось к воде. В воде отдыхает не только тело, но и душа. Организм пополняется водой, мышцы расслабляются, кожа расслабляется, снимается напряжение в суставах и успокаивается нервная система. Нет лучшего антистрессора, чем водные процедуры.

Вода – основа мироздания – присутствует в русской парной в полном своём многообразии. Все три основных состояния воды: твёрдое, жидкое, газообразное, используются в банных процедурах в широком диапазоне состояний.

Водой мы пользуемся «от вешалки до вешалки», т.е. на протяжении всего времени нашего пребывания в бане. Она участвует во всех без исключения процедурах банного процесса. В душе, в парилке и в массажном отделении, в бассейне и у чайного банного стола.

Снег и лёд мы активно используем в контрастных процедурах, в том числе и для криомассажей на банном полке.

Пар присутствует везде, где есть вода и лёд. Но наиболее интенсивно в широком диапазоне параметров мы используем пар в русской парной. Постоянно меняя свои свойства, он благодетельствует гостей русской паровой бани.

Пар в русской бане

Говорить о паре в парной камере будет не совсем корректно. Правильнее рассматривать смесь пара и воздуха в широком диапазоне рабочих параметров парной. Мы дышим воздухом, потребляя свободный кислород из него. При этом отсутствие водяного пара в воздухе не имеет решающего значения. Однако, дышать в атмосфере только водяного пара мы не в состоянии, так как в состав водяного пара не входит свободный кислород. Поэтому речь может идти только о смеси воздуха и пара.

Паровоздушная смесь покрывает практически весь земной шар. При этом содержание пара в воздухе в различных местах значительно отличается по концентрации. В жарких пустынях вдали от водоёмов концентрация водяного пара в воздухе незначительна. И наоборот, в тропиках, во влажных тропических лесах в воздухе очень высоко содержание водяного пара. Но вернёмся к значению свойств паровоздушной смеси в банном деле.

Значение количественного содержания пара в воздухе трудно переоценить. Если в парной камере для нагрева используется горячий воздух с незначительным содержания пара, то такую баню следует отнести к классу современной финской сауны. В русских банях преимущественно используется паровоздушная смесь со значительными концентрациями пара. Для лучшего понимания особенностей воздействия паровоздушной смеси на организм человека в русской парной рассмотрим свойства пара и паровоздушной смеси в широком диапазоне температур и концентраций.

Водяной пар

Водяной пар – одно из агрегатных состояний воды. Как вода, так и лёд постоянно испаряется. Т.е. над поверхностью воды (льда) всегда находится некоторое количество пара. Представим себе какой-либо сосуд, наполовину заполненный водой с полностью удалённым воздухом из остальной его половины. Таким образом, над поверхностью воды создан вакуум. Известно, что молекулы воды находятся в постоянном хаотическом движении. При этом часть молекул, находящихся на поверхности воды, могут покинуть эту поверхность, заполняя свободное пространство над водой. Это и есть пар. Не смотря на то, что и вода и пар состоят из одних и тех же молекул, свойства их существенно различаются. Связано это с тем, что расстояние между молекулами в паре в тысячи раз больше чем в воде. Вода тяжелее пара, пар прозрачнее воды, вода практически не сжимаема, а пар сжимается достаточно легко, они по-разному воспринимают и проводят тепло и т.д.

Процесс выхода молекул жидкости с её поверхности называется испарением. Но нам хорошо известен еще один процесс парообразования – кипение. При этом также образуется пар, причем значительно интенсивнее, чем при обычном испарении.

Рассмотрим более подробно процессы парообразования. Возьмем открытую кастрюлю с водой и будем её нагревать. С поверхности вода начнёт испаряться, причём, с повышением температуры воды процесс парообразования будет становиться всё более интенсивным. И так до тех пор, пока вода в сосуде не достигнет температуры 100 ^оС и закипит. При закипании воды процесс парообразования резко ускоряется. Следует заметить, что, не смотря на продолжающийся подогрев воды, температура её больше не повышается и остаётся равной 100 ^оС на протяжении всего процесса кипения. Рассмотренный пример позволяет сделать следующее заключение: испарение – это процесс парообразования над поверхностью воды, а кипение – это процесс парообразования во всём объёме воды.

Однако надо иметь в виду, что процесс парообразования не есть процесс не обратимый. Кроме молекул, которые при испарении покидают поверхность воды, есть молекулы, которые возвращаются обратно в воду. И чем выше концентрация молекул над поверхностью воды, тем большее число молекул возвращается в неё обратно. В конце концов, наступает некоторое равновесие между количеством молекул покидающих поверхность воды и количеством молекул возвращающихся в неё обратно. Это равновесие будет устойчивым длительное время только при постоянной температуре. Если же мы подогреем воду до более высокой температуры, то равновесие нарушится, и количество молекул покидающих поверхность превысит количество молекул возвращающихся в воду. Концентрация молекул над поверхностью будет возрастать, и соответственно будет возрастать количество молекул возвращающихся в воду. Так будет происходить до тех пор, пока снова не наступит равновесие, и концентрация пара над поверхностью не станет постоянной для данной температуры. Отсюда следует вывод, что для каждой температуры воды существует вполне определённая концентрация пара над её поверхностью. Это очень важный вывод и мы вернёмся к нему при рассмотрении свойств влажного воздуха.

Известно, что на парообразование затрачивается большое количество тепла, которое называется – скрытой теплотой парообразования. Если количество тепла, подводимое к воде, больше чем необходимо для парообразования, то вода будет нагреваться. И так до тех пор, пока температура воды не достигнет 100 ^оС и она не закипит. Дальнейшее увеличение подвода тепла к воде приведёт к увеличению интенсивности кипения, а температура воды при этом не измениться, оставаясь равной 100 ^оС. Таким образом, при кипении практически вся подводимая тепловая энергия расходуется на парообразование.

Рассмотрим несколько подробнее процесс получения пара при кипении воды. Как только вода закипела, за счет подвода к ней тепла, начинается интенсивное парообразование по всему объёму жидкости. Температура кипящей воды и образующегося из неё пара одинакова и составляет 100 ^оС. Эта температура будет сохраняться в течении всего процесса кипения до тех пор, пока последняя капля жидкости не перейдёт в пар. И с какой бы интенсивностью мы не подводили тепло к воде, температура её не изменится. Измениться может только интенсивность кипения. В течении всего процесса кипения мы можем наблюдать воду одновременно в жидком и газообразном состоянии. Пар, находящийся над кипящей поверхностью, хорошо виден за счет того, что он состоит из огромного количества микроскопических капелек воды, которые довольно легко могут снова возвратиться в воду. Для этого достаточно понизить температуру пара чуть ниже 100 ^оС. Такой пар называется влажным паром. По мере кипения жидкости она постепенно может полностью перейти в пар. Когда жидкости больше не осталось, а температура образовавшегося пара еще равна 100 ^оС, его называют – сухим насыщенным паром. Дальнейший подвод тепла к пару (жидкости уже нет) приводит к повышению температуры пара, так как тепло уже не тратиться на парообразование в процессе кипения воды. Температура такого пара может достигать достаточно высоких значений. Пар с температурой выше 100 ^оС называется перегретым паром. Перегретый пар так же прозрачен, как и воздух.

Но вернёмся к кипящей воде. Если мы прекратим подводить тепло к воде, то вначале прекратиться процесс кипения, а затем вода начнёт постепенно остывать. При охлаждении воды количество молекул вылетающих из воды становиться меньше, чем количество молекул возвращающихся в воду. Такой процесс обратный процессу парообразования называется конденсацией. При конденсации пар отдаёт свою тепловую энергию воде. Процесс конденсации не обязательно связан с поверхностью воды. Конденсация может происходить и при контакте пара с более холодными стенками сосуда или другими поверхностями. При этом пар, отдавая своё тепло холодным поверхностям, оседает на них в виде жидкости. Наглядным примером может служить эффект запотевания холодных стёкол во влажных помещениях.

Все описанные выше процессы, нагрева, испарения, кипения и конденсации, хорошо изучены. Их можно рассчитать математически или рассчитать на графиках. Но для нас достаточно иметь общее представление об этом.

Существует еще один параметр, от которого существенно зависят рассмотренные процессы. Параметр этот – давление. Но так как все вышеуказанные процессы нас интересуют применительно к русской бане, в которой во всех помещениях давление атмосферное, и практически не меняется со временем, т.е. имеет одно и тоже значение, мы не будем рассматривать его влияние на процессы, происходящие с водой.

Влажный воздух

Итак, мы рассмотрели процессы, происходящие с паром при различных условиях. Но нас интересует не столько водяной пар в чистом виде, сколько пар – как составляющая воздуха. Мы уже знаем, что в воздухе всегда находится водяной пар, и мы имеем дело с механической смесью газов и водяного пара. Сухой воздух, не содержащий водяного пара, состоит по объёму из 78% азота и 21% кислорода, а 1% составляют углекислый газ, водород, гелий, неон и аргон. Состав воздуха практически везде одинаковый. Объёмная доля водяного пара в воздухе зависит в значительной степени от местности, погодных условий и составляет от 1% до 3% объёма смеси. Кроме водяного пара влажный воздух может содержать мельчайшие капельки воды (в виде тумана) или кристаллы льда (снег, ледяной туман). Водяной пар во влажном воздухе может быть в насыщенном или в перегретом состоянии. Смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара называют –насыщенным влажным воздухом. Смесь сухого воздуха и перегретого сухого пара называют ненасыщенным влажным воздухом.

Температура, до которой необходимо охладить ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нём перегретый пар стал насыщенным, называется температурой точки росы. При дальнейшем охлаждении влажного воздуха (ниже температуры точки росы) происходит конденсация водяного пара.

Концентрация пара в парной зависит не от климатических условий. Её создаёт банщик. И от того, насколько правильно и умело он создаст микроклимат в парной, зависит степень комфортности и эффективности банных процедур.

К сожалению, многие банщики, даже достаточно опытные, не вполне владеют знаниями о парообразовании и о воздействии влажного воздуха различной температуры и влажности на человеческий организм.

В общем случае на человека, находящегося в парной, воздействует большое количество различных факторов. В первую очередь это температура и влажность воздуха. Кроме этого, мы подвергаемся воздействию лучистого тепла от печи и ограждений. Немаловажное значение имеет воздействие движущихся воздушных потоков и пр. Не следует забывать так же и о том, что в парной мы дышим, и дышим не обычным воздухом, а воздухом, в котором концентрация водяных паров значительно превосходит обычную привычную для нас концентрацию. И очень важно знать, до какой степени мы можем увеличивать влажность воздуха, чтобы получить максимальный эффект банной процедуры, не создавая при этом дискомфортных условий в помещении парной. Следует помнить и о том, что увеличение объёмной доли водяного пара в атмосфере парной ведёт, соответственно, к снижению в ней кислорода.

Чтобы хорошо разобраться в воздействии влажного воздуха на организм человека, нужно иметь представление о теплотехнических свойствах этого самого главного “рабочего инструмента” банщика.

Свойства влажного воздуха

Воздух характеризуется такими параметрами как: температура, абсолютная и относительная влажность, точка росы. Немаловажное значение имеет так же аэродинамика парной, т.е. направление и скорость движения воздушных потоков.

Температура – общеизвестный физический параметр. Что такое температура тела? На первый взгляд всё очень просто. Достаточно поместить в измеряемую среду термометр и по шкале определить значение температуры. Но это значение температуры, а что же такое сама температура. Из школьной программы мы знаем, что энергия движения частиц, усреднённая по их огромному числу, определяет температуру. А что определяет температуру каждой частицы?.. Но не будем вдаваться в столь тонкие понятия. Для нас достаточно знать температуру воздуха в парной, знать, знать как её определить и уметь управлять ею.

Влажность – параметр куда более сложный для понимания, чем температура. Различают два параметра влажности воздуха: абсолютную влажность и относительную. Абсолютной влажностью воздуха (?_п) называют массу водяного пара (кг), содержащегося в 1 м³ влажного воздуха. Относительной влажностью воздуха (?_в) называется отношение абсолютной влажности к максимально возможной, когда при данном давлении и температуре воздух насыщен водяным паром:

?_{в =} ?_п/?_{мах (1)}

В некоторых случаях применяется такой параметр как влагосодержание (d). Влагосодержанием (2) влажного воздуха называют отношение массы водяного пара (m_п) содержащегося во влажном воздухе, к массе сухого воздуха (m_в):

d= m_п/m_{в (2)}

Что касается такого параметра, как температура точки росы или просто точка росы, то выше уже была дана формулировка этого параметра. А более подробно рассмотрим его несколько позже.

Теперь рассмотрим более детально вышеперечисленные параметры влажного воздуха.

Абсолютная влажность (?_п). Формулировку данного параметра мы рассмотрели выше. Это количество воды в газообразном состоянии, находящееся в определённом объёме воздуха. Сколько же воды может находиться в воздухе? И от чего зависит это количество? Рассмотрим некий, достаточно большой закрытый сосуд, на дно которого налита вода. Если температура окружающей среды постоянна, то и по всему объёму сосуда через некоторое время установится одинаковая температура. Предположим, что это комнатная температура и равна она 20 ^оС. Если над поверхностью воды находится сухой воздух, то, как мы знаем, часть молекул воды, преодолевая границу раздела вода – воздух, переходят в воздух, повышая его влажность. Причем, влажность будет повышаться не равномерно, а с замедлением, связанным с появлением такого явления, как конденсация. С увеличением влажности воздуха, ускоряется процесс конденсации. А так как процесс испарения протекает с постоянной скоростью, то при увеличении влажности воздуха скорости испарения и конденсации постепенно сравниваются. Влажность воздуха при этом остаётся постоянной и следовательно, данной температуре соответствует вполне определённая влажность воздуха. Стоит нам повысить температуру системы вода – воздух, т.е. подогреть сосуд и равновесие в системе нарушится. Молекулы воды приобретут большую скорость, и большее их количество сможет преодолеть поверхность раздела вода – воздух. Концентрация паров воды в воздухе начнёт повышаться до тех пор, пока снова не наступит равновесное состояние. Но это равновесие будет уже при более высокой концентрации паров воды в воздухе. И так при любом повышении температуры, через некоторое время будет наступать равновесное состояние, и каждой температуре будет соответствовать вполне определённая концентрация молекул воды в воздухе. Таким образом, при постоянном давлении, каждой температуре соответствует вполне определённая абсолютная влажность воздуха.

При охлаждении системы процесс конденсации пара начинает преобладать над процессом испарения и абсолютная влажность воздуха начинает уменьшаться. При этом значения абсолютной влажности соответствуют тем же величинам, что и при нагревании. Следует обратить внимание и на то, что процесс конденсации происходит не только на поверхности воды, но и на стенки сосуда или другие поверхности, находящиеся в данном объёме, если их температура превышает температуру системы. Сконденсировавшийся на поверхностях пар, стекает обратно в воду.

Очень важное значение имеет тот факт, что на испарение затрачивается большое количество тепла, так как покидающие поверхность молекулы уносят с собой тепло. А при конденсации, наоборот, оседая на более холодную поверхность, молекулы отдают свою тепловую энергию этой поверхности. Процессы испарения и конденсации протекают всегда одновременно и от того, какой процесс интенсивнее, зависит будет тело нагреваться или охлаждаться. При равной интенсивности этих процессов и отсутствии других источников тепла, температура тела будет оставаться постоянной.

Измерения абсолютной влажности воздуха показали, что величина её ограничена и имеет достаточно узкий диапазон значений. Это связано с тем, что невозможно насыщать сухой воздух паром сколь угодно долго. Как только влажность воздуха достигнет определённого значения, весь излишек пара будет конденсироваться, т.е. переходить в жидкое состояние и стекать на дно сосуда или на пол помещения с пересыщенным паром воздухом. При постоянном давлении максимальное количество пара, которое можно выпарить в сухой воздух, строго определено и зависит лишь от температуры паровоздушной смеси. Свойства влажного воздуха в настоящее время хорошо изучены. Проведено огромное количество теплофизических исследований свойств влажного воздуха. Все полученные экспериментальные данные обобщены и сведены в таблицы. Из этих таблиц, например, видно, что при температуре 25 ^оС в одном килограмме сухого воздуха может содержаться не более чем 20.338 гр пара. При температуре 50 ^оС – не более 87.519 гр., при 70 ^оС – не более 281.558 гр и т.д. Обобщая всё сказанное выше, делаем вывод: при данной температуре, абсолютная влажность воздуха не может превышать определённого значения, и изменить это значение можно только изменив температуру воздуха. Абсолютная влажность воздуха может быть ниже предельного значения и даже может быть равна нулю, но никогда не превысит это значение. Если же мы попытаемся принудительно перенасытить воздух паром выше предельного значения для данной температуры, то увидим пар в виде тумана. Но следует иметь в виду, что туман это не пар, как многие думают. Видимый пар (туман) есть не что иное, как сконденсировавшийся пар в мельчайшие капельки воды, взвешенные в воздухе. Со временем этот туман осядет. А если мы подогреем воздух до более высокой температуры, то туман испариться (перейдёт в пар) и станет невидимым. Тоже происходит и в природе, когда ранним летним прохладным утром из влажного воздуха при охлаждении пар конденсируется в туман. Но стоит пригреть утреннему солнцу, как туман рассеивается, а точнее мельчайшие капельки воды испаряются, переходя в пар. Различие тумана и пара состоит в том, что туман это вещество, состоящее из микроскопических частиц жидкости, а пар – это газ, состоящий из отдельных молекул воды. И расстояние между молекулами воды в паре достаточно велико.

И так мы рассмотрели такой параметр как абсолютная влажность воздуха. Однако пользоваться этим параметром, постоянно привязываясь к температуре среды, зачастую бывает достаточно неудобно, так как во всех случаях, когда необходимо определять величину абсолютной влажности, так же надо знать температуру среды. В противном случае значение абсолютной влажности теряет смысл. Поэтому в теплотехнике да и в других отраслях промышленности и в быту чаще используется другой параметр, характеризующий влажность воздуха. Рассмотрим этот параметр.

Относительная влажность. Определение этого параметра было дано выше, а теперь рассмотрим его более детально. Напомним себе, что относительная влажность (?_в) это – отношение абсолютной влажности, которую имеет воздух в данный момент при данных условиях (температура, давление) к максимально возможной абсолютной влажности для этих же условий. Относительная влажность измеряется в процентах. То есть, для определения относительной влажности воздуха в данный момент времени необходимо знать температуру, абсолютную влажность и по таблице теплофизических свойств влажного воздуха найти максимально возможную абсолютную влажность воздуха при данных климатических условиях. Затем необходимо разделить значение абсолютной влажности на максимально возможное и всё это умножить на 100% (3)

?_{в = (}?_п/?_{мах) ?100% (3)}

В чем же преимущество в практическом использовании такого параметра пара, как относительная влажность пара?

Во-первых – значения относительной влажности могут изменяться от 0 до 100%. При подстановке в формулу (3) значение ?_п равное нулю (абсолютно сухой воздух), значение ?_в так же будет равно 0%. А при максимально возможной абсолютной влажности воздуха для данной температуры, т.е. когда ?_п будет равно ?_мах относительная влажность будет равна 100%. Таким образом значение относительной влажности воздуха может принимать любые промежуточные значения от 0 до 100% в зависимости от значений абсолютной влажности воздуха.

Во-вторых – значения относительной влажности воздуха никак не связаны с температурой. Для любых соотношений абсолютной и максимально возможной влажности, не зависимо от температуры, можно рассчитать по формуле (3) значение относительной влажности. Таким образом, относительная влажность является значительно более универсальным по сравнению с параметром абсолютная влажность. Он значительно шире используется как в науке и технике, так и в быту. И в дальнейшем, при рассмотрении вопросов связанных с влажностью воздуха, будем называть этот параметр просто влажностью, подразумевая под этим относительную влажность.

Следующий параметр, который характеризует процессы протекающие с участием влажного воздуха, это – точка росы.

Данный параметр тесно связан с предыдущими параметрами, которые мы только что рассмотрели. Но более тесно связан этот параметр с абсолютной влажностью, а еще точнее с максимально возможной влажностью при любой заданной температуре. Для того, чтобы понять физическую суть параметра точка росы, рассмотрим такую ситуацию. Представим некоторый закрытый сосуд на дне которого находится вода. Подогреем этот сосуд, например до 30 ^оС и подождём некоторое время пока эта температура не выравняется по всему объёму. Мы уже знаем, что с поверхности жидкости постоянно происходит процесс испарения, но одновременно с этим процессом происходит так же и процесс конденсации паров воды в жидкость. При увеличении температуры, процесс испарения преобладает над процессом конденсации. По мере стабилизации температуры по всему объёму сосуда, выравниваются и интенсивность процессов испарения и конденсации. А абсолютная влажность воздуха (?_п) над водой достигает своего максимального значения. Для нашего случая из таблицы свойств влажного воздуха находим: влагосодержание d = 27.552 г/кг. В течении всего времени, пока температура будет неизменна, вся система будет находиться в равновесии и все параметры её, в том числе влагосодержание, будут иметь постоянное значение. Но стоит начать процесс охлаждения и охладить систему даже на очень небольшую величину, как равновесие нарушиться, а процесс конденсации начнёт преобладать. Причем, этот процесс будет усиливаться на тех участках системы (сосуда), где температура ниже. Если это стенки сосуда, то пар будет конденсироваться на стенки. Если это вода, то в воду. Если мы поместим в объём влажного воздуха, какой либо предмет с температурой ниже 30 ^оС, то этот предмет будет так же охлаждать систему, а на нём будет конденсироваться пар. Теперь снова нагреем нашу систему, скажем, до 60 ^оС. Все процессы повторятся точно так же как и в предыдущем случае, только на более высоком температурном уровне и равновесное влагосодержание влажного воздуха d теперь будет равным 154.714 г/кг. Точно так же любой температуре от 0 ^оС до 100 ^оС будет соответствовать своё значение равновесного влагосодержания. И точно так же, при малейшем охлаждении, будет проявляться преобладание процесса конденсации над испарением. Внешне такое преобладание конденсации может выглядеть как появление влаги в виде запотевания на твёрдых охлаждённых предметах – выпадение росы. Т.е. каждой температуре соответствует вполне определённое равновесное влагосодержание влажного воздуха. Соответственно, каждому равновесному влагосодержанию, соответствует определённая температура. Отсюда следует вывод о том, что каждому установившемуся равновесному состоянию соответствует своя температура, при малейшем уменьшении которой на стенках сосуда или других твёрдых телах образуется роса. Отсюда и произошло название параметра – точка росы. Таким образом, точка росы – это температура насыщенного влажного воздуха при снижении которой пар начинает конденсироваться и превращаться в росу.

Кроме рассмотренных терминов, которые характеризуют свойства влажного воздуха с точки зрения его физических свойств, в банях и, особенно в парных камерах, достаточно часто встречаются и бытовые термины так же характеризующие лажный воздух. Например – влажный нагретый воздух называют просто – пар. Очень распространено такое понятие как: “лёгкий” пар или “тяжелый” пар. Эти и другие термины рассмотрим ниже при описании влияния воздуха различной влажности на те или иные банные процедуры.

Отановимся на способах измерения параметров банной атмосферы. Мы уже знаем, что физическое состояние воздуха характеризуется тремя основными параметрами. Это – давление, температура и влажность. Так как давление при проведении банных процедур практически не меняется и равно атмосферному, нет смысла останавливаться на этом параметре.

Измерение температуры в различных помещениях бани и температуры воды в водоёмах и системах холодного и горячего водоснабжения так же не представляет большой сложности. Достаточно разместить в интересующих нас местах обычные бытовые термометры и иметь полную температурную картину. Есть, правда, некоторые рекомендации при измерении температур. Не желательно использовать в бане ртутные термометры, так как при их разрушении возможно вытекание и испарение ртути (опасны именно пары). А для ликвидации последствий заражения помещений ртутью необходимо проводить тщательную уборку и дезактивацию. Поэтому лучше использовать спиртовые, толуоловые термометры, механические, электронные и т.д. Кстати, просто знать температуру в помещении совершенно не достаточно. Ведь одна и та же температура может восприниматься совершенно по-разному, и это восприятие зависит от многих факторов. К этим факторам можно отнести такие как наличие в помещении воздушных потоков, состояние кожных покровов человека (кожа сухая или влажная), просто физическое состояние человека и т.п. Особое значение в восприятии температуры имеет величина влажности воздуха. Всё это субъективные оценки температуры воздуха. Объективную оценку температуры дают лишь приборы.

Если измерение температуры не вызывает каких-либо трудностей, то измерение влажности может вызвать некоторые затруднения. Часто специалисты банного дела считают, что для создания требуемой банной атмосферы в парилке вполне достаточно собственных субъективных ощущений. Т.е. опираясь на свой опыт, они устанавливают и температуру, и влажность по своему усмотрению, не учитывая то, что субъективное восприятие внешних условий зачастую зависит от таких факторов как настроение, самочувствие, усталость и т.д. Поэтому, хотя бы периодически, стоит сверять свои ощущения с показаниями приборов, которым не свойственны ошибки субъективного характера, а показания всегда объективны. Начинающим банщикам полезно периодически сравнивать свои ощущения с показаниями приборов.

Измерение влажности воздуха осуществляется приборами, которые называются психрометрами.

Для определения параметров банной атмосферы нам необходимо измерять величину влажности воздуха. Причем, измерять мы будем относительную влажность, так как измерить её значительно проще. Зная величину относительной влажности, всегда можно найти и значение абсолютной влажности. Однако такая необходимость возникает крайне редко. Поэтому в дальнейшем будем употреблять термин влажность, понимая под ним – относительную влажность.

Наиболее распространенный прибор для измерения влажности – это психрометр, действие которого основано на принципе “сухого” и “мокрого” термометров. В нём на общем основании рядом находятся два одинаковых термометра. Первый из них это обычный термометр для измерения температуры окружающего воздуха. Второй термометр такой же, но его термочувствительный элемент находится внутри постоянно увлажняемой ткани. Практически он измеряет температуру влажной ткани, плотно облегающей термочувствительный элемент этого термометра. Мы уже знаем, что при испарении, на выход молекул жидкости в воздух затрачивается тепловая энергия, что влечет за собой охлаждении самой жидкости и, соответственно, тел находящихся в контакте с ней. В нашем случае это смоченная ткань. Мы так же знаем, что интенсивность испарения строго зависит от степени влажности воздуха. Чем суше окружающий воздух, тем интенсивнее процесс испарения влаги с увлажнённой ткани и тем ниже её температура. Термометр, находящийся в контакте с этой тканью и измеряющий её температуру, называется “влажный термометр”. По разности показаний “влажного” и “сухого” термометров можно судить о влажности окружающего воздуха. Действительно, при одной и той же температуре, в случае нулевой влажности, интенсивность испарения влаги с ткани будет максимальная. Ткань максимально охладится, и “влажный” термометр покажет минимальную температуру. В тоже время, “сухой” термометр покажет истинную температуру воздуха. Разность в показаниях двух термометров, “сухого” и “мокрого”, будет максимальной. При увеличении влажности до 100%, интенсивности процессов испарения и конденсации сравняются. Т.е. испарение практически прекратиться. И тогда “влажный” термометр покажет истинную температуру окружающего воздуха, так же как и “сухой” термометр. Показания двух термометров совпадут, т.е. разность показаний будет равна нулю. При всех же промежуточных значениях влажности воздуха, Разность показаний термометров будет отлична от нуля и будет однозначно увеличиваться с уменьшением влажности. В результате многочисленных исследований составлены достоверные таблицы зависимости разности показаний “сухого” и “влажного” термометров при различных температурах воздуха от влажности воздуха. Зная температуру воздуха (показания “сухого” термометра) и показания “влажного” термометра, находим разность показаний этих термометров. Зная разность показаний, по таблице находим значение влажности при данной температуре. Описанный метод измерения влажности воздуха является основным методом. Он даёт достаточно точные данные о влажности и достаточно доступен. Однако, он не всегда удобен в быту, так как требует некоторых навыков и затрат времени для снятия показаний и вычислений. В быту, как правило, Используют другие приборы, работающие на иных принципах. Эти принципы основаны на зависимости физических параметров некоторых материалов от влажности. Например, масса пористой древесины увеличивается с увеличением влажности. И если кусочек такой древесины поместить на достаточно чувствительные весы, а шкалу этих весов отградуировать в процентах относительной влажности, получим прибор для измерения влажности. От влажности зависит, длинна многих гигроскопических волокон. Это их свойство так же используется для непосредственного измерения влажности. Однако следует иметь в виду, что все существующие приборы для непосредственного измерения влажности, хотя и удобны в эксплуатации, обладают низкой точностью измерений и используются лишь в бытовых целях. Но для наших целей, зачастую бывает достаточно точности этих приборов.

Лёгкий и тяжелый пар в русской парной

Понятия “лёгкого“ и “тяжелого“ пара в русской бане – это один из основных моментов о которых необходимо иметь представление специалисту банного дела. Ведь от лёгкости дыхания в парной камере во многом зависит общая комфортность посетителей бани.

Постараемся разобраться, что же такое “лёгкий“ и “тяжелый“ пар. Сразу же необходимо отметить, что эти понятия, чисто субъективные. Т.е. лёгкость пара оценивается посетителем по его ощущениям при дыхании. Легко дышать в парной камере – пар “лёгкий“. Тяжело – пар “тяжелый“.

Что же создаёт ощущения тяжести? Зная природу и состав банной атмосферы, мы уже в состоянии разобраться и понять суть “тяжелого“ пара.

Нам известно, что влажный воздух, которым мы дышим, может иметь при одной и той же температуре, три основных состояния:

а) перегретый

б) насыщенный (точка росы)

в) перенасыщенный (белый туман)

Если перенасыщенный воздух попадает в лёгкие, то капельки воды, находящиеся в нём, будут оседать в лёгких, покрывая ольвеолы слоем воды, тем самым затрудняя дыхание и ограничивая доступ кислорода воздуха в кровь. Организму недостаёт кислорода, появляется слабость, ухудшение общего самочувствия, ощущения тяжести, духоты и т.д. Однако с другой стороны, нам вполне комфортно дышится ранним туманным утром. В чем дело? Чтобы разобраться в этом, рассмотрим процесс дыхания влажным воздухом с различной влажностью и температурой. Вспомним так же о “точке росы”.

Точка росы – это очень тонкая грань между параметрами влажного воздуха для данной температуры. Мы знаем, что для каждого значения температуры влажного воздуха существует своя точка росы, то есть состояние насыщенного паром воздуха, относительная влажность которого будет равна 100%. Стоит температуре этого воздуха повысится и воздух станет ненасыщенным (перегретым). Относительная влажность его станет меньше 100%. Чем выше будет подниматься температура этого воздуха, тем менее влажным он будет и тем ниже будет его относительная влажность. Дышать таким воздухом легко, но при условии, что температура его не слишком высока. При достаточно высокой температуре воздуха относительная влажность падает и дышится легко, но появляется опасность пересыхания слизистой полости рта, дыхательных путей, лёгких. При этом возникает реальная угроза ожога тканей органов дыхания. Это является одним из серьёзных недостатков современной финской сауны. Представим что температура воздуха, находящегося по своим параметрам в точке росы при данной температуре, начнёт снижаться. Мы помним, что в точке росы относительная влажность составляет 100%. При понижении температуры относительная влажность будет стремиться к увеличению. Но влажность уже равна 100% и больше быть не может. Тогда излишняя влага будет выпадать в осадки, т.е. она будет конденсироваться в микрокапельки воды сообразованием тумана. Казалось бы, что таким воздухом с капельками воды дышать должно, быть затруднительно по причине описанной выше. Но в прохладном тумане дышится достаточно легко. Почему? Постараемся разобраться.

Из сказанного выше следует, что точка росы – это состояние некоего равновесия между перенасыщенным воздухом с туманом и перегретым. Причем, для каждой температуры существует своё равновесное состояние. Любое изменение температуры в ту или иную сторону немедленно нарушает это равновесие в одну из сторон. То ли насыщенный воздух становиться суше, то ли влага конденсируется в туман.

Представим себе, что мы дышим незначительно перегретым влажным воздухом с относительной влажностью близкой к 100% и с температурой точки росы чуть выше температуры нашего тела. Попадая в органы дыхания, такой воздух, соприкасаясь со стенками органов дыхания, начинает немедленно охлаждаться, проходя через равновесное состояние (точку росы). Относительная влажность сперва возрастет до 100%, а при дальнейшем охлаждении на стенках рта или носа начнёт конденсироваться влага. Однако эта влага остаётся во рту или в носу, а в лёгкие поступает ещё осушенный воздух. Но через некоторое время носоглотка прогреется поступающим тёплым воздухом и процесс конденсации влаги переместиться далее в бронхи, затем в трахеи и в конце концов непосредственно в ткани лёгких. Таким образом лёгкие начнут забиваться сконденсированной влагой, что естественно затруднит дыхание, о чем говорилось выше. “Пар” станет “тяжелым”. Отсюда следует, что температура воздуха в парной камере должна быть настолько высокой и влажность такова, что бы максимально снизить процесс конденсации влаги в лёгких.

Почему же туманным утром мы не испытываем удушья? Дело в том, что вдыхая утренний туман, мы теплом своего тела согреваем влажный перенасыщенный воздух, поступающий в наши лёгкие. Нагреваясь, туманный воздух проходит свою точку росы к моменту поступления в лёгкие становиться перегретым, т.е. его относительная влажность становиться менее 100%. Следует заметить, туманный воздух находится в состоянии близком к точке росы для его температуры. И если его температура будет далее снижаться, то процесс конденсации усилится, микрокапельки воды увеличатся до капель и туман в виде дождя упадет на землю. Утреннее же солнце нагревает воздух, температура его становится выше температуры точки росы, туман испаряется и рассеивается. Относительная влажность становится ниже 100%. И чем жарче становится, тем ниже будет относительная влажность воздуха.

В соответствии с изложенным выше мы в условиях русской паровой бани при высокой влажности и температуре её паровоздушной среды дышим комфортно и легко, укрывая лицо прохладным банным веником или освежая его снегом, льдом или охлаждённым банным полотенцем.

Михно Ю.А.
Добровольский Г.Б.