Воздух, не содержащий водяного пара, называется сухим воздухом. В природе сухой воздух не встречается, так как атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара.
Смесь сухого воздуха с водяным паром называется влажным воздухом.
Так как в процессах изменения физического состояния влажного воздуха состав сухого воздуха не изменяется, его можно считать одним из компонентов паровоздушной смеси, несмотря на то, что в действительности он сам является смесью газов. Вторым компонентом влажного воздуха является водяной пар.
Характерная особенность процессов, протекающих во влажном воздухе, заключается в том, что количество водяного пара, содержащегося в воздухе, изменяется. Пар может частично конденсироваться и, наоборот, вода испаряется в воздух. Возможность фазового перехода у одного из компонентов смеси (воды) отличает влажный воздух от обычной газовой смеси. Кроме водяного пара влажный воздух может содержать мельчайшие капельки воды (в виде тумана) или кристаллики льда.
В зависимости от температуры и полного давления смеси количество водяного пара во влажном воздухе не может превышать определённой величины.
Парциа́льное давление (от лат. partialis — частичный) — давление отдельно взятого компонента газовой смеси. Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов.
Поскольку влажный воздух рассматривается как смесь идеальных газов, то к нему применим закон Дальтона, согласно которому каждый газ, входящий в смесь, находится под своим парциальным давлением, а сумма парциальных давлений компонентов равна давлению смеси:
, Па
где Р – давление влажного воздуха (атмосферное давление); Р в– парциальное давление сухого воздуха в смеси; Р п– парциальное давление пара.
Иногда в литературе можно встретить термин «упругость водяного пара», что идентично парциальному давлению водяного пара.
Состояние водяного пара во влажном воздухе определяется температурой влажного воздуха t и парциальным давлением водяного пара Р п. Максимально возможное парциальное давление водяного пара при данной температуре - давление насыщения Рн (максимальная упругость водяного пара).
Парциальное давление водяного пара Рп во влажном воздухе не может быть выше давления насыщения Рн при данной температуре влажного воздуха (Рп≤Рн). Наибольшее значение парциального давления водяного пара во влажном воздухе Рн определяется только температурой смеси и не зависит от давления смеси Р.
Точка росы Тр есть та температура, при которой воздух данной влажности достигает полного насыщения водяным паром. Если продолжать
охлаждение воздуха ниже точки росы, то упругость водяного пара, содержащегося в нем, будет понижаться соответственно значениям Е для данной температуры и излишнее количество влаги будет конденсироваться, т. е. превращаться в капельножидкое состояние. Такое явление наблюдается в природе в виде образования туманов около рек в летнее время; когда с заходом солнца воздух охлаждается, его относительная влажность повышается и температура воздуха падает ниже точки росы. С восходом солнца по мере согревания воздуха понижается его относительная влажность: капельки влаги, образующие туман, постепенно испаряются и туман рассеивается.
В зимнее время образование туманов связано или с понижением температуры воздуха, или с поступлением масс теплого влажного воздуха, который, охлаждаясь при смешивании с холодным воздухом, конденсирует влагу, образуя туман.
Абсолютной влажностью воздуха является масса пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. В связи с тем, что все газы, составляющие смесь, занимают полный объем смеси (в данном случае 1 м3) абсолютная влажность равна плотности пара rп, соответствующей его парциальному давлению при температуре смеси
, (2)
где 
– масса пара; 
– объем пара (смеси).
Отношение действительной абсолютной влажности воздуха ρп к максимально возможной абсолютной влажности ρн при той же температуре называется относительной влажностью:
. (3)
Поскольку принято, что водяной пар в воздухе является идеальным газом, относительную влажность можно определить через парциальные давления пара
, (4)
где 
– давление насыщения, соответствующее температуре смеси t. С понижением температуры t уменьшается и увеличивается j. Относительная влажность обычно выражается в процентах и изменяется в пределах 0 -100%. Для сухого воздуха – 0%, для насыщенного – 100%.
При 
, когда 
, воздух становится насыщенным. При дальнейшем понижении температурыиз воздуха выпадает роса.
Влагосодержание d влажного воздуха – это количество водяного пара (или воды в граммах) в 1 кг сухого воздуха. Определяется влагосодержание как отношение количества водяного пара m п к количеству сухого воздуха m в:
(5)
где Рп – парциальное давление водяного пара во влажном воздухе;
В процессе изменения физического состояния влажного воздуха количество сухого воздуха остаётся неизменным, поэтому все удельные величины, характеризующие состояние влажного воздуха, целесообразно относить к количеству сухого, а не влажного воздуха.
Энтальпия (теплосодержание) численно равна количеству тепла, которое нужно затратить на доведение 1кг сухого воздуха от 0°С до данной температуры при изобарном процессе. Измеряется в кДж/кг.
Структура I-d диаграммы.
I-d диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяного пара. Диаграмма построена в косоугольной системе координат, что позволяет расширить область ненасыщенного влажного воздуха и делает диаграмму удобной для графических построений.
По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии I, кДж/кг сухой части воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части воздуха.
Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений:
- энтальпии I =const – линии постоянных теплосодержаний (энтальпий), или адиабаты, характеризующие процессы изменения состояния влажного воздуха без подвода тепла;
- влагосодержания d =const – линии постоянных влагосодержаний, характеризующие процессы изменения состояния влажного воздуха без изменения количества влаги в воздухе;
- t = const – линии постоянных температур, или изотермы, характеризующие процессы изменения состояния влажного воздуха при постоянной температуре; эти линии не параллельны между собой — чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы.
Кроме линий постоянных значений I, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ =const. Значения парциального давления p п (упругость водяного пара, Па) можно найти вверху графика на линии, параллельной оси абсцисс. Плотность влажного воздуха rв определяется по штриховым линиям, значения на которых подписаны возле шкалы температур.
Линия φ =100% называется линией насыщения и делит диаграмму на две зоны. Зона, лежащая выше кривой насыщения, соответствует ненасыщенному состоянию воздуха (φ <100%). Зона, лежащая ниже кривой, называется зоной тумана, так как воздух в этой зоне не только насыщен, но и содержит туман (мельчайшие капельки сконденсированной влаги). Точки, лежащие на линии насыщения, называются точками росы.
Схема 1
Любая точка на диаграмме определяет состояние влажного воздуха и позволяет определить все его параметры.
Чтобы работать с диаграммой, необходимо на поле диаграммы поставить точку, отражающую состояние данного влажного воздуха. Для этого необходимо знать температуры сухого и мокрого термометров, определенные с помощью психрометра.
Алгоритм выставления такой точки (на схеме 2 показан стрелками):
· по изотерме, определяемой температурой t м «мокрого» термометра, до пересечения с линией насыщения φ =100% (точка 1);
· от точки 1 по адиабате I= const до пересечения с изотермой, определяемой температурой t в «сухого» термометра (точка 2).
Схема 2.