第四章水分
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第四章 水分.
土壤蒸发：
除气象条件外，土壤含水量、土壤结构、性质、颜色、方位等。 粗糙的土壤表面蒸发强于平滑的土壤表面； 深色土壤比浅色土壤蒸发强； 高地比谷地、凹地蒸发强； 南坡比北坡强
二、植物蒸腾
植物体内的水分通过体表以气态水的形式向外界大气输送的 过程称为蒸腾。<物理过程、生理过程>
植物从土壤中吸收的水分，
第四章 水分
大气中的水份是大气组成成分中最富于变化的部分。
1. 空气湿度的表示方法和变化规律 2. 水面蒸发、农田蒸散及变化规律 3. 成云致雨的条件和降水特征、水分利用率
第一节 大气湿度 一、水的相变
1.水相变化的物理过程 2.水相变化中的蒸发潜热 L=2500-2.4t < 2450 J/g > t：温度
大部分通过蒸腾起到输送养分和降低体温的作用。
从叶肉细胞开始向外扩散 到达大气的过程与物理电学中电流、电压、电阻关系有些类似。
叶片内的饱和水气压与大气中的未饱和的水汽压形成压差;相当于电压； 水分 叶片大气：有四种阻抗，（叶肉阻抗）rm、（气孔阻抗）rs、（
片流边界层阻抗）rb、（大气阻抗）ra，相当于电阻；
2. 空气湿度的时间变化
（1）水汽压的日、年变化
水汽压的日变化 影响近地面空气中水汽含量随时间变化的主要因素是蒸发强度和乱
流强度。
单峰型
当温度升高时，蒸发作用增强，
但，如果湍流作用不旺盛， 蒸发的水多停留在低空。 最高值:14-15h
双峰型:
乱流较强的温暖季节，由于湍流的作用，绝对湿度的日变化呈双峰型。
第二节 蒸发与蒸腾 一、蒸发
蒸发是指水分子从液态或固态水的自由面逸出而成为汽态的过程或现象。 单位时间内单位面积上蒸发的水量称为蒸发速率，单位：gcm-2s-1。 水面蒸发、土壤蒸发
第四章 大气中的水分
Ei E过冷却水面-E冰面
冰分子脱出冰面所受 的束缚比水分子脱出 水面的束缚大
E冰面 E过冷却水面 100%
冰晶和过冷却水滴共存情况在云中很普遍 冰晶效应 如果实际水汽压处于两者的饱和水汽压之间:
es (过冷却水滴) ea (实际水汽) es (冰晶)
蒸发
凝华
水滴不断蒸发而减小，冰晶因不断凝华而 增大，在冰和水之间水汽转移现象。 冰晶效应：这种由于冰水共存引起冰水间的 水汽转移的作用
E＞e 未饱和 蒸发 E=e 饱和 动态平衡 E＜e 过饱和 凝结
4
水 融解线
蒸发线
升华线
水的三种相态分别存在于不同的温度和压强条 件下: (1)水只存在于0℃以上的区域，冰只存在于0℃ 以下的区域，水汽虽然可存在于0℃以上及以下的区 域，但其压强却被限制在一定值域下。
蒸发过程：较大动能水分子脱出液面使液面温 度降低。如果保持其温度不变，必须自外界供给热 量，这部分热量等于蒸发潜热L，L 与温度t有如下 的关系：
第四章 大气中的水分
凝结
水汽输送
凝结
降水
蒸发 植物蒸腾
湖
降水
地表径流 地下径流
蒸发
海洋
下渗
地球上水分循环过程对地-气系统的热量平衡和 天气变化起着非常重要的作用
（一） 蒸发和凝结的基本原理
大气中 （二） 地表面和大气中的凝结现象 的水分
（三） 降水及人工影响天气
（一）蒸发和凝结的基本原理
1、水相变化
辐射雾多发生 在夜长、气温低的 冬季。只要满足条 件，在大部分地区 均可形成。
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（4）混合冷却：当温差较大，且接近饱和的两 团空气水平混合后，也可能产生凝结。由于饱和水 汽压随温度的改变呈指数曲线形式，就可能使混合 后气团的平均水汽压比混合气团平均温度下的饱和 水汽压大。
第四章 水 分
形状：
在自然界中，蒸发面除有平面外，还有
各种曲面，诸如凸面和凹面等。不同形状的蒸发面
上水分子受到的吸引力情况
E凸面>E平面>E凹面 还可以得出凸面的曲率愈大 （即水滴愈小），饱和水汽压愈大，而凹面的曲率 愈大，则其饱和水汽压愈小。
（二）绝对湿度(a) 单位容积的空气中所含水汽的质量，称为绝对湿度， 以a表示。它实际上就是水汽密度。 通常以1立方米的空气中所含水汽的克数来表示， 其单位为克／米3(或克／厘米3)。 （三）露点温度（Td） 在空气中水汽含量不变，气压一定的条件下，当气 温降低到空气中水汽达到饱和时的温度，称为露点温 度，简称露点，以Td表示，其单位与温度相同。
当冰遇热而温度达到O°C以上时会变成水，这个 过程叫融化。在某些情况下，冰可以不经过液态而直 接变为气态的水汽，这个过程叫做升华。 当温度高于O°C时，气态的水汽遇冷而变成水， 这个过程叫凝结;当温度低于0°C时，水汽遇冷而直接 凝聚成冰晶，这个过程叫凝华。 通过蒸发、冻结、融化、升华、凝结、凝华这些 物理过程，可以把地球上的水从这里搬到那里，从一 种状态转变到种状态。雨、露、霜、雪就是通过在大 气中发生的这些物理过程而产生的。
(五)饱和差(d)
在一定的温度条件下，饱和水汽压（E）与此时空气
的实际水汽压（e）之差，称为饱和差。以d表示，单
位为百帕（hpa）或毫米汞柱高(mmHg)；其计算式为：
d=E-e d>0 未饱和状态； d=0饱和状态； d<0过饱和状态 饱和差大小表示空气中实际水汽含量距离饱和的程 度。当温度升高时，饱和差(d)增大；温度降低时，饱 和差减小。
空气冷却的几种主要方式：
(1)辐射冷却
(2)接触冷却 (3)绝热冷却
第四章 大气中的水分
空气中常见的降温过程：
(1)绝热冷却 云、雨、雪、雹等。 (2)辐射冷却 露、霜、辐射雾等。 (3)接触冷却（平流冷却） 平流雾、雾凇V等。 (4)混合冷却：两团温差大、但都接近饱和而未饱 和的空气混合后有可能达到饱和。 低云、雾。
17
温度(℃)
-30 0.5
-20 1.2
-10 2.9
0 6.1
按云的外形、结构特点和成因:分为11属，29类。
高云族：云底高度6000米以上，冰晶，白色。一般不降水 中云族：云底高度2000－6000米，水滴、过冷却水滴、冰 晶。有时降水 低云族：云底高度2000米以下，水滴、水滴或冰晶。 云型 层状云 低 雨层云 层积云 层云 淡积云 浓积云 积雨云 碎云 中 高层云 高 卷层云、卷云
e 100% E
5
2.年变化
干燥而全年的绝对湿度a变化不大的地区：与T的 年变化相反，冬季最大，夏季最小。 季风气候区：冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润，与气 温一致。
我国 最大 江南 春末夏初 华南 春（初春） 华北 夏季 西北 冬季 律） 最小 秋季 秋季 春季 夏季（不受季风影响，符合一般规
6
第二节 蒸发和蒸散
24
雾的种类(根据成因)：雾可分为多种类型，常见 的有辐射雾和平流雾。
⑴辐射雾：局部地区在晚上辐射冷却，t≤td而形成的 雾，日出后消散 有利条件：晴朗、微风、湿度大、大气层结稳定的夜 间 特点： ①季节性强（冬半年），常出现在秋冬季节； ②明显日变化； ③地方性特点：局地性、范围小。 “十雾九晴” ：辐射雾，预示着晴天
纯净空气--水汽自生凝结过程 凝结(华)核：能起到水汽凝结(华)核心作用的大气 气溶胶质粒，包括固体、液体或亲水气体。 作用机制：
第四章 水分、灰分、酸度的测定
3、加硫酸 4、加乙酸镁、硝酸镁等助灰化剂。
二、灰化条件的选择 1、坩埚的选择 瓷坩埚：耐高温（1200C）；耐稀酸，价 格低但不耐碱，易破裂。 铂坩埚：耐高温（1773 C ）；抗腐蚀， 导热好,吸湿小，但价格贵。 石英坩埚：介于两者间。
2、取样量：灰化量10-100mg 3、灰化温度：一般525-600 C 4、灰化时间：灰化完成特征：灰分呈白 色或浅灰色，无碳粒，恒重。一般2-5小 时。 二、加快灰化的方法 1、初步灰化冷却后，加去离子水。 2、加硝酸、乙醇、碳酸铵、双氧水
终点指示方法二：水停滴定法
原理：将两枚相似的微铂电极插在被滴样品溶 液中，给两电极间施加10一25mv电压，在开 始滴定直至化学计量点前，因体系中只存留 碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使外 电路中无电流通过(即微安表指针始终不动)， 而当过量1滴费休试剂滴入体系后，由于游离 碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导 电，外路有电流通过，微安表指针偏转至一 定刻度并稳定不变，即为终点。此法适合深 色、微量或痕量水分样品。
Aw = 测定值 + 温度校正值
(二)扩散法
1、原理 样品在康威氏(conway)微量扩散皿的密封和恒 温条件下，分别在Aw较高和较低的标准饱和 溶液中扩散平衡后，根据样 品质量的增加(即在 较高Aw标准溶液中 平衡后)和减少(在较 低Aw标准溶液中平 衡后)的量，求出样 品的Aw值
操作方法
（2）校正仪器。应该选用pH值与待测样 液pH值相近的标准缓冲溶液校正仪器。 使用调零及定位旋钮使仪器读数校正到 标准缓冲溶液所标示pH。 （3）测定样品溶液pH。把两电极浸入样 品溶液，读数。
（三）挥发酸测定
1、原理
样品经适当处理后，加适量磷酸 使结合态挥发酸游离出，用水蒸汽 蒸馏分离出总挥发酸，经冷凝、收 集后，以酞酞作指示剂，用标准 碱液滴定至微红色30秒不褪为终点 2、适用范围 本方法适用于各类饮料、果蔬及 其制品(如发酵制品、酒等)中 总挥发酸含量的测定。
水分及水分活度的测定
• 含水量﹥16%的谷类食品，采用两步干 燥法。如面包，切成薄片，自然风干 15~20h，再称量，磨碎，过筛，烘干。
水分及水分活度的测定
测定
烘箱预热→称量皿恒重m0 →准确称 样+称量皿重 m1→干燥1h→冷却30min→ 称量→干燥1h→冷却30min→称量→ 反 复至恒重准确称样+称量皿质量 m2 。
取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷 却后称重。
水分及水分活度的测定
2、称量量
样品一般控制在干燥后的残留物为 1.5～3克；固态、浓稠态样品控制在 3～5 克；含水分较高的样品控制在 15～20 克。
水分及水分活度的测定
3、干燥设备
• 对流型干燥箱 • 强力通风型干燥箱 • 真空干燥箱
水分及水分活度的测定
水分及水分活度的测定
例：有关沸点：水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— 69.25 ℃ 甲苯—— 110.7 ℃ 二甲苯——140 ℃
有关相对密度：(20/4) d水 = 1.00000 d苯 = 0.87900
d甲苯 = 0.86694
水分及水分活度的测定
2.特点和使用范围
• 规定时间——根据经验（准确度要求不高的）
对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的 海砂。
水分及水分活度的测定
（二）直接干燥法
• 原理： 在一定的温度（95～105℃）和压
力（常压）下，将样品在烘箱中加热干 燥，除去水分，干燥前后样品的质量之 差为样品的水分含量。
水分及水分活度的测定
• 适用范围： 不含或含其他挥发性物质甚微且对
水分及水分活度的测定
样品的测定
①称量皿恒重（质量m0） ②准确称样+称量皿质量（m1） ③真空干燥箱40-53KPa，55℃干燥至恒重
水分及水分活度的测定
测定
烘箱预热→称量皿恒重m0 →准确称 样+称量皿重 m1→干燥1h→冷却30min→ 称量→干燥1h→冷却30min→称量→ 反 复至恒重准确称样+称量皿质量 m2 。
取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷 却后称重。
水分及水分活度的测定
2、称量量
样品一般控制在干燥后的残留物为 1.5～3克；固态、浓稠态样品控制在 3～5 克；含水分较高的样品控制在 15～20 克。
水分及水分活度的测定
3、干燥设备
• 对流型干燥箱 • 强力通风型干燥箱 • 真空干燥箱
水分及水分活度的测定
水分及水分活度的测定
例：有关沸点：水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— 69.25 ℃ 甲苯—— 110.7 ℃ 二甲苯——140 ℃
有关相对密度：(20/4) d水 = 1.00000 d苯 = 0.87900
d甲苯 = 0.86694
水分及水分活度的测定
2.特点和使用范围
• 规定时间——根据经验（准确度要求不高的）
对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的 海砂。
水分及水分活度的测定
（二）直接干燥法
• 原理： 在一定的温度（95～105℃）和压
力（常压）下，将样品在烘箱中加热干 燥，除去水分，干燥前后样品的质量之 差为样品的水分含量。
水分及水分活度的测定
• 适用范围： 不含或含其他挥发性物质甚微且对
水分及水分活度的测定
样品的测定
①称量皿恒重（质量m0） ②准确称样+称量皿质量（m1） ③真空干燥箱40-53KPa，55℃干燥至恒重
4水分
Cv = ρCm
例3：某白天玉米叶片向大气输送感热H=100W/㎡，已知叶片的γH=0.5s/ ㎝ , γt=1.5s/㎝.此时测到空气干湿球温度分别为ta=20℃ ,tw=15℃,问①叶片蒸 腾率E=？②叶片所得Rn=？③如果此时土壤干旱无水供蒸腾，叶温将升高 多少℃？ M V e L − e a 解： × E =
第三节 蒸发和蒸腾 蒸发和蒸腾
一、蒸发
在一定温度下，由液态或固态水转为水汽的过程称为蒸发。蒸发过程的 发生取决于实际水汽压与饱和水汽压两者的对比关系。当e＜E(未饱和）时， 出现蒸发；e＞E（过饱和）时，蒸发停止并出现凝结；e=E（饱和）时，进入 水中的水分子数和逸出水面的水分子数相等，处于动态平衡状态 。
RH2=731/4889=15% RH1－RH2=73%－15%=58%
二、 空气湿度的时空变化
1、空气湿度的空间变化 水汽压随高度减小的关系，一般可用下式表示： ea =ea0·10－Z/β 2、空气湿度的时间变化 1）水汽压的日变化： 单峰型，双峰型 2）水汽压的年变化： 与温度高低一致：7、8月高，1、2月低。
单位土地面积上植物蒸腾总水量 KT = 单位土地面积上收获干物质量
KT 是一个无量纲数（无单位）。KT 越大说明植物需 水量越多，水分利用率越低，反之KT越小，表示植物需水 量少，水分利用率越高。所以，缺水地区就要选KT值小的 作物栽种。
三、农田蒸散 (evapor transpiration)
在农田中既有土壤蒸发又有植物叶片蒸腾，因此在农田 中把蒸发加蒸腾一起叫蒸散。 降水量＋灌溉量－剩下的=蒸散量
第四章 水分
第一节 地球上的水
一、水的分布
二、水循环
三、水量平衡
第二节 大气湿度 一、空气湿度的几种表示方法
5、水分
1、蒸散的计算公式： A、水分平衡法 Pi+△ Sw+-R0-D-ET=0 适用范围：大范围、长时间的蒸散计 算
B、桑斯威特法（气候学法）
ETP:每月的可能蒸散，ld是实际日长， Nm是一个月的日数，tm为月平均气温 桑斯威特法是计算当地可能蒸散的平均 量的公式
C、彭曼法(气象学法)
E0：开阔水面蒸发量，其大小主要 是由开阔水面的净辐射Rn和空气的干燥 力Ea有关,其贡献大小与湿度常数r和该 温度下饱和水汽压的斜率S有关，其中
三、降水 定义：降水是指降落到地面的液态或者 固态水 1、降水的形成 云滴增大是使云变成降水的关键因 素,云滴增大主要通过凝结增长过程和云滴 碰并增大的 2、降水的种类 A、雨：降落到地面的液态水，按 性质可分为 1、连续性降水。多为雨层云 的高层云，时间长、尺度中
2、阵性降水 。一般为积雨云，降水时间短、 强度大 3、毛毛雨。多为层云和层积云 B、雪：从云中降到地面的各种类型冰 晶的集合物如果地面气温高于零度，可能会 出现雨夹雪 C、霰：白色不透明而疏松的小冰球 D、冰雹：从去中降落的冰球或者冰块 3、降水的特性 1、降水量：指单位时间落到单位面积 上未蒸 发的水层厚度 2、降水强度：单位时间内的降水量
三、蒸腾 阻抗公式：
蒸腾潜热
蒸腾系数： 指植物形成单位重量干物质所消耗 的水量Kt 一般抗干旱作物蒸腾系数低，水份 利用率高；而一般作物则蒸腾系数高， 水分利用率低
四、蒸散
可能蒸散： 在一个平坦开阔的地表，其上生成 有旺盛且完全覆盖地面的矮小绿色作物， 在无热平流干扰，且永远有充分供水条 件下的农田蒸散 ETp
近地面气层的凝结物的雾 定义：当近地层的温度降到露点温度 下，空气中的水汽凝结成小水滴或者凝华 成冰晶，弥漫于空气中，使水平能见度小 于1000米的天气现象 条件：1近地面水汽充足 2有冷却过程 3有凝结核 4大气层稳定
B、桑斯威特法（气候学法）
ETP:每月的可能蒸散，ld是实际日长， Nm是一个月的日数，tm为月平均气温 桑斯威特法是计算当地可能蒸散的平均 量的公式
C、彭曼法(气象学法)
E0：开阔水面蒸发量，其大小主要 是由开阔水面的净辐射Rn和空气的干燥 力Ea有关,其贡献大小与湿度常数r和该 温度下饱和水汽压的斜率S有关，其中
三、降水 定义：降水是指降落到地面的液态或者 固态水 1、降水的形成 云滴增大是使云变成降水的关键因 素,云滴增大主要通过凝结增长过程和云滴 碰并增大的 2、降水的种类 A、雨：降落到地面的液态水，按 性质可分为 1、连续性降水。多为雨层云 的高层云，时间长、尺度中
2、阵性降水 。一般为积雨云，降水时间短、 强度大 3、毛毛雨。多为层云和层积云 B、雪：从云中降到地面的各种类型冰 晶的集合物如果地面气温高于零度，可能会 出现雨夹雪 C、霰：白色不透明而疏松的小冰球 D、冰雹：从去中降落的冰球或者冰块 3、降水的特性 1、降水量：指单位时间落到单位面积 上未蒸 发的水层厚度 2、降水强度：单位时间内的降水量
三、蒸腾 阻抗公式：
蒸腾潜热
蒸腾系数： 指植物形成单位重量干物质所消耗 的水量Kt 一般抗干旱作物蒸腾系数低，水份 利用率高；而一般作物则蒸腾系数高， 水分利用率低
四、蒸散
可能蒸散： 在一个平坦开阔的地表，其上生成 有旺盛且完全覆盖地面的矮小绿色作物， 在无热平流干扰，且永远有充分供水条 件下的农田蒸散 ETp
近地面气层的凝结物的雾 定义：当近地层的温度降到露点温度 下，空气中的水汽凝结成小水滴或者凝华 成冰晶，弥漫于空气中，使水平能见度小 于1000米的天气现象 条件：1近地面水汽充足 2有冷却过程 3有凝结核 4大气层稳定
第四章 水分
湿度取决于蒸发速度、乱流交换强度 而影响蒸发的因子中，蒸发面的温度是决定 因子，所以近地层大气的湿度也有周期性日、 年变化
水汽压（e）： 相对湿度（f）：
17
（一）水汽压的日变化和年变化
1.日变化： 单峰型（海洋型）--地面水分充分供应，乱流弱的地 区，水汽压与气温变化一致：emax14:00，emin日出前 双峰型（大陆型）---地面 水分供应不够充分，或乱 流较强（水汽扩散强）的 地区。emax 9:00-10:00， 21:00-22:00 emin 日出前， 14:00-15:00
干燥而全年的绝对湿度a变化不大的地区：与T的 年变化相反，冬季最大，夏季最小。 季风气候区：冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润，与气 温一致。
我国 最大 江南 春末夏初 华南 春（初春） 华北 夏季 西北 冬季 最小 秋季 秋季 春季 夏季（不受季风影响，符合一般规律）
20
第二节 蒸发和蒸散
蒸发--常温下液面上水的汽化现象
e＞E
d＜0 Td＞T
温度露点差 T－Td
温度露点差：空气温度与露点温度之差。 反映空气e＝0 r＝0
未饱和 湿空气
e＜E 0＜r＜100％
饱和 湿空气
e＝E r＝100％
过饱和 湿空气
e＞E r＞100％
饱和差
露点温度 温度露点差
d＝E
d＞0
Td＜T T－Td＞0
40
⑵平流雾 暖湿空气移到冷的下垫面上逐渐冷却， 气流下层t ≤td而形成的雾。
有利条件：下垫面与暖湿空气的温差较大，有利于逆温的 形成；暖空气湿度大；适宜的风向（由暖向冷）和风 速（2-7m/s）；大气层结较稳定。 特点：范围大、危害重（浓厚），无日变化。春季较多 混合雾----平流辐射雾
水汽压（e）： 相对湿度（f）：
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（一）水汽压的日变化和年变化
1.日变化： 单峰型（海洋型）--地面水分充分供应，乱流弱的地 区，水汽压与气温变化一致：emax14:00，emin日出前 双峰型（大陆型）---地面 水分供应不够充分，或乱 流较强（水汽扩散强）的 地区。emax 9:00-10:00， 21:00-22:00 emin 日出前， 14:00-15:00
干燥而全年的绝对湿度a变化不大的地区：与T的 年变化相反，冬季最大，夏季最小。 季风气候区：冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润，与气 温一致。
我国 最大 江南 春末夏初 华南 春（初春） 华北 夏季 西北 冬季 最小 秋季 秋季 春季 夏季（不受季风影响，符合一般规律）
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第二节 蒸发和蒸散
蒸发--常温下液面上水的汽化现象
e＞E
d＜0 Td＞T
温度露点差 T－Td
温度露点差：空气温度与露点温度之差。 反映空气e＝0 r＝0
未饱和 湿空气
e＜E 0＜r＜100％
饱和 湿空气
e＝E r＝100％
过饱和 湿空气
e＞E r＞100％
饱和差
露点温度 温度露点差
d＝E
d＞0
Td＜T T－Td＞0
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⑵平流雾 暖湿空气移到冷的下垫面上逐渐冷却， 气流下层t ≤td而形成的雾。
有利条件：下垫面与暖湿空气的温差较大，有利于逆温的 形成；暖空气湿度大；适宜的风向（由暖向冷）和风 速（2-7m/s）；大气层结较稳定。 特点：范围大、危害重（浓厚），无日变化。春季较多 混合雾----平流辐射雾
第四章 水分含量和水分活度的分析测定复习题
水分含量和水分活度的分析测定复习题一、填空题：1．水分测定的主要设备是恒温烘箱；水分测定的温度是：100-105℃；测水分时，恒重是指前后两次质量之差不超过__2mg________。
2．直接干燥法测样品水分含量时，称样量一般控制在其干燥后的残留物质量在 1.5-3g 为宜；称量皿规格的选择，以样品置于其中平铺开后厚度不超过皿高的1/3 为宜。
3．减压干燥法测定水分是利用低压下水的沸点降低原理，干燥温度在50-60℃。
4．测定香料中水分常用蒸馏法，此法易用于易氧化易分解热敏性样品。
5．卡尔·费休试剂由碘、二氧化硫、吡啶、甲醇组成，其有效浓度取决于碘的浓度。
二、判断1.直接干燥法测水分含量时温度一般在95–105℃，不可提高降低。
×2.恒重是指烘烤或灼烧后，前后两次质量之差不超过2g。
×3.直接干燥法测水分含量时称量皿的规格要保证样品平铺后不超过皿高的1/3。
√4.面粉中水分含量的测定可选择常压干燥法。
√5.干燥器内一般用硅胶作为干燥剂，当干燥器中硅胶蓝色增强，说明硅胶已失去吸水作用，应再生处理。
×三、选择题：1.下列方法中，测定的水分含量最为准确的是（A ）。
A. 卡尔·费休法B. 直接干燥法C. 红外吸收光谱法D. 红外线干燥法2.下列方法中，最适合于糕点、糖果水分含量测定的GB方法是（ B ）。
A. 蒸馏法B. 减压干燥法C. 直接干燥法D. 卡尔·费休法3.测定下列样品的水分含量最好选用的方法：测定含水量高，易分解的样品采用（ B ）；测定不含挥发性物质的样品采用（ A ）；测定香辛料中水分采用（C ）；测定油脂和油中痕量水分采用（ E ）。
A 直接干燥法、B 减压干燥法、C 蒸馏法、D 红外线干燥法、E卡尔·费休法四、简答题1.常压烘箱干燥法误差的原因分析。
产生误差的原因有：称量时样品吸湿或散湿；加热时，样品发生化学变化烘干过程中，样品内部出现物理栅或表面形成薄膜，致使水分蒸发不完全样品未恒重；方法误差等2.用烘箱法来测定水分含量，要求样品具备三个条件是什么？答：①水分是样品中唯一的挥发物质；②样品中水分排除情况很完全；③样品中组分在加热过程中发生的化学反应引起的重量改变可忽略不计。
第四章 水分
单位：百帕 (hPa) 1百帕(hPa) = 100帕斯卡(Pa) 反映空气中水义：饱和湿空气中水汽的分压强。 反映空气的最大水汽容纳能力 饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式）
E
影响因子：
E
温度 蒸发面性质
T
E
E过冷却水＞E冰
蒸发面形状
r 夏季 冬季
时间
T E
并且E比e快
因此 T r
同理 T r
季风气候区：与气温的年变化同相
r
夏季 冬季
时间
夏季： 夏季风，来自海洋，潮湿 冬季： 冬季风，来自内陆，干燥
第二节 蒸发和蒸腾
蒸发是水分从液态变为汽态的物理过程， 是水分循环的起点，是地表水分平衡、热 量平衡的重要组成部分。 广义的蒸发应该包括： 陆面蒸发 水面蒸发 植被蒸腾 冰雪升华
影响水面蒸发速率的因子 温度：T E d W
湿度：e d W
气压：P W 风：风速 W 蒸发面性质：W过冷却水＞W冰 蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹面 含盐度：含盐度 W
二、土壤蒸发
土壤蒸发定义
土壤水分汽化并向大气扩散的过程。
土壤蒸发的两种过程 第一种：蒸发直接发生在土壤表面。 第二种：水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土 壤的孔隙达表层溢出土表。
平坦地面被矮秆绿色作物全部遮蔽，土壤充分湿润情况下的 蒸散量称蒸散势 (Potential Evapotranspiration)，也称可能蒸散量、 潜在蒸散量或最大可能蒸散量。因此实际蒸散量ETa是可能蒸散 量ETP、土壤含水量及植被覆盖状况的函数。
蒸散量测定方法
器测法
应用蒸散计(内装生长着植物的土样的柱状仪器)定期测定土壤水分损 失量。
T
E凸面＞E平面＞E凹面
E
影响因子：
E
温度 蒸发面性质
T
E
E过冷却水＞E冰
蒸发面形状
r 夏季 冬季
时间
T E
并且E比e快
因此 T r
同理 T r
季风气候区：与气温的年变化同相
r
夏季 冬季
时间
夏季： 夏季风，来自海洋，潮湿 冬季： 冬季风，来自内陆，干燥
第二节 蒸发和蒸腾
蒸发是水分从液态变为汽态的物理过程， 是水分循环的起点，是地表水分平衡、热 量平衡的重要组成部分。 广义的蒸发应该包括： 陆面蒸发 水面蒸发 植被蒸腾 冰雪升华
影响水面蒸发速率的因子 温度：T E d W
湿度：e d W
气压：P W 风：风速 W 蒸发面性质：W过冷却水＞W冰 蒸发面形状：W凸面＞W平面＞W凹面 含盐度：含盐度 W
二、土壤蒸发
土壤蒸发定义
土壤水分汽化并向大气扩散的过程。
土壤蒸发的两种过程 第一种：蒸发直接发生在土壤表面。 第二种：水分在土壤中某层次进行蒸发之后，水汽通过土 壤的孔隙达表层溢出土表。
平坦地面被矮秆绿色作物全部遮蔽，土壤充分湿润情况下的 蒸散量称蒸散势 (Potential Evapotranspiration)，也称可能蒸散量、 潜在蒸散量或最大可能蒸散量。因此实际蒸散量ETa是可能蒸散 量ETP、土壤含水量及植被覆盖状况的函数。
蒸散量测定方法
器测法
应用蒸散计(内装生长着植物的土样的柱状仪器)定期测定土壤水分损 失量。
T
E凸面＞E平面＞E凹面
第4章 水分
第四章水分一、名词解释题： 1. 饱和水汽压(E)：空气中水汽达到饱和时的水汽压。
2. 相对湿度(U)：空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比。
3. 饱和差(d)：同温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。
4. 露点温度(td )：在气压和水汽含量不变时，降低温度使空气达到饱和时的温度。
5. 降水量：从大气中降落到地面，未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积累的水层厚度。
6. 干燥度：为水面可能蒸发量与同期内降水量之比。
7. 农田蒸散：为植物蒸腾与株间土壤蒸发的综合过程。
8. 降水距平：是指某地实际降水量与多年同期平均降水量之差。
9. 降水变率=降水距平/多年平均降水量×100％10. 辐射雾：夜间由于地面和近地气层辐射冷却，致使空气温度降低至露点以下所形成的雾。
二、填空题： 1. 低层大气中的水汽，随着高度的升高而(1) 。
2. 蒸发量是指一日内由蒸发所消耗的(2) 。
3. 相对湿度的日变化与温度的日变化(3) 。
4. 使水汽达到过饱和的主要冷却方式有(4) 冷却、接触冷却、(5) 冷却和(6) 冷却。
5. 空气中水汽含量越多，露点温度越(7) 。
空气中的水汽达到饱和时，则相对湿度是(8) 。
答案：(1)减少， (2)水层厚度， (3)相反，(4)辐射，(5)混合，(6)绝热，(7)高，(8)100％。
三、判断题： 1. 当气温高于露点温度时，饱和差则等于零。
2. 相对湿度在一天中，中午最大，早上最小。
3. 甲地降水相对变率较乙地同时期的相对变率大，说明甲地降水量比乙地多。
4. 形成露时的露点温度在零上，出现霜时的露点温度在零下。
5. 当干燥度小于0.99时，为湿润，大于4为干燥。
答案：1. 错， 2. 错， 3. 错， 4. 对， 5. 对。
四、选择题： 1. 当饱和水汽压为8hPa，相对湿度为80％，则水汽压为( )。
①6.4hPa，②4.6hPa，③8.0hPa，④4.0hPa2. 当相对湿度为100％时，则( )。
气象学-第4章 大气中的水分(ppt模板)
• 4.2 蒸发和蒸散 • 4.2.1 水面蒸发 • 4.2.2 土壤蒸发 • 4.2.3 农田蒸散
• 4.2.1、水面蒸发 • 蒸发速率：单位时间从单位面积上蒸发出的水量， 单位是g· cm-2· d-1。 • 蒸发量 单位时间因蒸发而消耗的水层厚度 单位 mm • • • • • • •
影响因素 1、蒸发面温度 2、饱和差 3、风速大小 4、气压 5、蒸发面性质
• 形成
• 1 暖云降水：
• 暖云：指云体处于0℃等温线以下的云块。 降水过程： 抬升作用 长），碰并 水汽上升 凝结成云滴，（凝结增 大水滴。
2 冷云降水：云体温度低于0度
• 水汽在一定的条件下，以凝结核为中心，由核化作用形成初始冰
晶，而后籍冰晶效应迅速形成较大的冰晶。->碰并、粘连、结淞 ->大雪晶，下降到0℃等温线以下时，融化，降至地面，->雨。
• • • •
• • • •
4.2.3 农田蒸散： 农田蒸散 植物蒸腾与株间土壤蒸发的总和 A 主要特点： （1） 农田蒸散不限于土壤表面的水分，还包括植物根系层土壤 的水分； （2） 植物通过叶片气孔的张闭，可自行调节叶片蒸腾强度，从 而影响农田蒸散； （3） 蒸腾主要在白天，而土壤蒸发则昼夜均可进行； （4）蒸散面不仅是土面，还有叶面、茎面等植株表面。 B 可能蒸散： 开阔地面，无平流作用，短草完全覆盖，供水充分条件下的蒸散。 C影响： （1） 气象因素，辐射差额、温度、湿度和风等。 （2） 植物因素，植物覆盖度、植物种类、生长发育状况、气孔 数目与排列、张闭程度等。 （3）土壤因素，土壤通气性、土壤含水量以及水分向土面和根 系分布流动的速度等。
• 4.3.2.3
自由大气中
• 云：水汽凝结物悬浮在自由大气中，由微小水滴、过冷却水滴、冰晶单独或 混合组成。 • 1 形成条件 空气的上升运动
《食品分析》-水分和水分活度的分析
表1 库仑法和容量法的区别
库仑法
容量法
化学反应中产生的 碘与水反应，过量 的碘在电极的阳极 区形成，反应终止
碘作为滴定剂
W (V1 D t) T 100 m
W
(V1 Dt )T
V2
100
W——试样中水分含量，g/100g; V1——卡尔. 费休试剂滴定体积，mL； T ——卡尔. 费休试剂滴定度，g/mL;
易氧化、分解、热敏性以及含有大量挥发性组分的 样品
W V 100 m
W——试样中水分含量，mL/100g; V ——接收管内水的体积，mL； M——试样的质量，g。
注意事项
➢ 产生误差的原因多 ➢ 蒸馏速度应从慢到快 ➢ 样品为粉状或半流体，瓶底应铺满海砂 ➢ 富含糖分、蛋白质或热敏性食品应分散涂布于硅藻
注意事项
➢ 水分含量≥1g/100g，结果保留三位有效数字，反之两 位
➢ 报告结果时必须说明是干基还是湿基 ➢ 水分是唯一的挥发物质 ➢ 加入海砂是为了防止样品出现物理栅 ➢ 果糖含量高的食品不适宜用此法
2.减压干燥法
原理：利用在低压下水沸点降低的原理,在4053kPa压力下加热（60 ± 5 ℃ ），用减压去 除试样中的水分，通过烘干前后的质量计算 水分含量。
样品以减重不超过1-3mg为准 ➢ 注意干燥过程中的热传导问题
3.蒸馏法
试样放在沸点比水高的矿物油里直接加热， 使水分蒸发，冷凝后收集，测定其容积
试样与不溶于水的有机溶剂一同加热，以共 沸混合蒸汽的形式将水蒸馏出，冷凝后测定 水的溶剂
原理：两种互不相溶的液体二元体系的沸点低 于各 组分的沸点这一原理，将食品中 的水与有机溶剂共沸蒸出，冷凝并收集 溜液，由于密度不同，溜出液在接受管 中分层，根据馏出液中水的体积，即可 计算出样品中水分含量。
气象学 第四章 水分
凡是夜间有效辐射较大的地物表面，都易形成露 和霜。
2.雾凇与雨淞
雾凇（rime) 雾淞俗称“树挂”，是附着于地物迎风
面上的白色疏松的凝结物，由过冷却雾滴被 风吹到地物表面后迅速冻结而成。
粒状雾淞 出现在-2至-7 ℃、有雾且风速 较大的天气条件下。
晶状雾淞 出现在 -15 ℃左右、有雾且微 风的天气条件下。
一般来说冬季最大，夏季 最小。但在季风气候区，冬季 受寒冷大陆冷空气影响，寒冷 干燥；夏季受海洋气流的影响， 炎热湿润，所以相对湿度的变 相对湿度的日变化 化与气温相同。
§2 蒸发与蒸腾
一 水面蒸发 二 土壤水分的蒸发
一.水面蒸发(Evaporation)
的水蒸量发。速单率位（有Wm0m)：/d单和位g时/c间m单2·d位，面二积者上的蒸关发系 是：
而成
或湿度大时
透明或毛
雨淞
玻璃状的 冰层，坚
硬，光滑
过雨低成冷滴于却在0℃雨物)滴体上或（冻毛温结毛度而气雨下温或降稍毛的低毛时有雨候
水平、垂直面均 可形成，但水平 面和迎风面上增 长快
(二)近地气层中的凝结物—雾(Fog)
雾是悬浮在近地气层中的微小水滴或冰晶的聚合 物，它常使能见度减小(<1000m)。其形成原因主要是 贴地气层温度降至露点以下，使近地气层中的水汽凝 结而悬浮与空中。
二.地面和大气中的凝结物(condensate)
(一)地面上的凝结物 1. 露与霜(dew and frost)
地面与地物表面辐射冷却，其表面温度降至空气 露点td以下，贴地气层中的水汽碰到地面就凝结成小 水滴，当td>0℃，凝结物为露水，td<0℃，凝结物为霜。
出现的有利条件：晴朗微风的夜晚与清晨。因此 露和霜都预示天气晴朗。
2.雾凇与雨淞
雾凇（rime) 雾淞俗称“树挂”，是附着于地物迎风
面上的白色疏松的凝结物，由过冷却雾滴被 风吹到地物表面后迅速冻结而成。
粒状雾淞 出现在-2至-7 ℃、有雾且风速 较大的天气条件下。
晶状雾淞 出现在 -15 ℃左右、有雾且微 风的天气条件下。
一般来说冬季最大，夏季 最小。但在季风气候区，冬季 受寒冷大陆冷空气影响，寒冷 干燥；夏季受海洋气流的影响， 炎热湿润，所以相对湿度的变 相对湿度的日变化 化与气温相同。
§2 蒸发与蒸腾
一 水面蒸发 二 土壤水分的蒸发
一.水面蒸发(Evaporation)
的水蒸量发。速单率位（有Wm0m)：/d单和位g时/c间m单2·d位，面二积者上的蒸关发系 是：
而成
或湿度大时
透明或毛
雨淞
玻璃状的 冰层，坚
硬，光滑
过雨低成冷滴于却在0℃雨物)滴体上或（冻毛温结毛度而气雨下温或降稍毛的低毛时有雨候
水平、垂直面均 可形成，但水平 面和迎风面上增 长快
(二)近地气层中的凝结物—雾(Fog)
雾是悬浮在近地气层中的微小水滴或冰晶的聚合 物，它常使能见度减小(<1000m)。其形成原因主要是 贴地气层温度降至露点以下，使近地气层中的水汽凝 结而悬浮与空中。
二.地面和大气中的凝结物(condensate)
(一)地面上的凝结物 1. 露与霜(dew and frost)
地面与地物表面辐射冷却，其表面温度降至空气 露点td以下，贴地气层中的水汽碰到地面就凝结成小 水滴，当td>0℃，凝结物为露水，td<0℃，凝结物为霜。
出现的有利条件：晴朗微风的夜晚与清晨。因此 露和霜都预示天气晴朗。
水分的测定方法
四、重量法
将样品加热，使水分蒸发前后的水 分差计算之。
原样重量 - 干燥后重量 = 水分重量
重量法的三个条件
① 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极 微。如醇、酯等芳香物质易挥发，用此法时测定结果偏高。
②水分的排除情况很完全。
如含胶态物质、含结合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好 用真空干燥除去结合水。此法不能超过4hr，超时后会使脂肪氧化， 油脂或脂肪含量高的样品，后一次重量可能反而增加，乃是脂肪氧 化所致，则应以前一次结果为准。
原料总水分为，总水分（%）= [1-（1-后 水分%）（1-前水分%）]×100
或者总水分（%）={前水分+[后水分%× （100-前水分%）/100]} ×100
实例1
面包水分测定，含水量大于10%，如在空气中存放时易 干缩，取来样品后，先去掉包装，称取面包实际重量 （W1），将面包切片，放在30℃下风干，称取重量（W2） （第一步），称取上述粉碎样品2-5g（W3），放入烘箱 中干燥，可采用130℃高温干燥，称得W4。
红外干燥法
原理：以红外线灯管做为热源（700～300000 nm波 长），利用红外线的辐射热加热式样，高效快速的使 水分蒸发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。 集烘箱与天平为一体。 装备：MA30水分测定仪（德），样品最大为30g。 SCT-3A快速水分测定仪（中），样品最大量为100g。
操作方法和特点：测定水分快速，简便，但其精密度
c. 液态样品要在水浴上先浓缩，然后 进干燥箱，不然烘箱受不了。
d. 浓稠液体（糖浆、 炼乳等）：
加水稀释，最后要 把加入的水除去。
加入海砂，海砂与 玻璃棒在水浴上干燥 后入干燥箱，两者要 知重量。
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实际水汽压 ea 的计算
实际水汽压的计算公式如下：
ea ＝ esw － A p （ta － tw ） 式中， esw 是湿球温度下的饱和水汽压； tw 是湿 球温度； p 是当时的气压； A 是测湿系数（ 受tw 影响很少）， 单位℃ － １
常把A p 合称为湿度常数， 用γ 表示， 即γ ＝ ６ ６Pa/℃ 。
空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压的比值。 RH ea 100% esw
例题：观测员观测到气象站百叶箱中ta=30℃, tW= 20℃, 求此时（1）空气实际水汽压，（2）空气的相 对湿？
I. 解：计算干、湿空气的饱和水汽压（e=2.72）
17.269t
17.26920
esw 610.78e237.3t 610.78e 237.320 2337.3 pa
第四章 水分
大气湿度 蒸发与蒸腾 水汽凝结与大气降水 水分与农业
青岛农业大学
农学与植物保护学院
邹晓霞水资源保护源自青岛农业大学农学与植物保护学院
邹晓霞
有水才有生命
青岛农业大学
农学与植物保护学院
邹晓霞
农业生产的基础
青岛农业大学
农学与植物保护学院
邹晓霞
青岛农业大学
黄河水蚀浮雕
农学与植物保护学院
邹晓霞
青岛农业大学
丹崖地貌
农学与植物保护学院
邹晓霞
大气湿度
1.水的相变 2.空气湿度的表示方法 3.空气湿度的时空变化
大气湿度
水的相变
相: 由一种或数种不同物态的物质组成的系统，系 统中每个均匀的部分叫系统的相。
临界温度：各种气体都具有的一个临界温度，在 此温度上无论施加多大压力进行等温压缩，都不 能使气体液化，这个温度称为临界温度。
空气湿度的表示方法
I. 解：计算露点温度和当时温度下的饱和水汽压
17.269t
17.26915
esd 610.78e 237.3t 610.78e 237.315 1705 pa
17.269t
17.26930
esa 610.78e237.3t 610.78e 237.330 4241.8 pa
空气湿度的表示方法
4.饱和差 d (Saturation deficit)
在一定温度下，饱和水汽压与实际水汽压的差 值称为饱和差。
d es ea
表示空气达到饱和时所需要的水汽量 表示空气中水汽距离饱和的程度 水汽压一定，气温越高饱和差越大
课前寄语
付出了不一定得到回报， 但不付出一定得不到回报。
ea ＝ esw － γ （ta － tw ）
空气湿度的表示方法
2. 绝对湿度(水汽密度)ρw (Water vapor density)
单位体积空气中所含的水汽质量，称为绝对湿 度(水汽密度)。 单位：kg/m3
正比于水汽压，多由水汽压计算得到
空气湿度的表示方法
3. 相对湿度 RH (Relative humidity)
17.269t
17.26930
esa 610.78e237.3t 610.78e 237.330 4241.8 pa
II. 计算实际水汽压： ea= esw－γ(ta－tw)=2337.30－66*(30－20)=1677pa
III. 计算相对湿度： RH=ea/esa*100%=1677/4242*100%=40%
II. 计算实际水汽压：
ea= esd=1705pa
III. 计算相对湿度： RH=ea/esa*100%=1705/4242*100%=40%
第二节 蒸发与蒸腾
一、蒸发
蒸发：是指水分子从液态或固态水的自由面逸出 而成为汽态的过程或现象。
单位时间内单位面积上蒸发出的水质量称为蒸发 速率或蒸发通量密度，单位：gcm-2s-1。
青岛农业大学
农学与植物保护学院
邹晓霞
空气湿度的表示方法
5. 露点温度 td (Dew-point temperature)
当空气中水汽含量一定时，在压力不变的情况 下，降低温度， 使空气达到饱和时的温度， 称为露点温度。
露点温度下的饱和水汽压等于原空气温度下的 实际水汽压ea。
例题：已知北京某年初夏ta=30℃, 露点温度 td=15℃, 求此时空气的相对湿度？
未饱和空气的水汽压称实际水汽压，用ea表示。
• 饱和水汽压(es,saturation vapor pressure)： 水汽达到饱和状态时的水汽压称为饱和水汽压。用
es表示
饱和水汽压的计算方法
饱和水汽压(es, saturation vapor pressure)：
饱和水汽压是温度的函 数，随温度的上升呈指数 增加。
大气湿度
二、空气湿度的表示方法
空气湿度：表示空气中含水量多少的物理量
表征指标：
绝度湿度 水汽压 相对湿度 饱和差 露点温度
空气湿度的表示方法
1. 水汽压 e (Water vapor pressure)
空气中的水汽所产生的分压力叫水汽压e, 单位：Pa
类型：
• 实际水汽压(ea,actual vapor pressure):
泰登公式：
17.269 t
esw 610.78 e 237.3t
2.72
实际水汽压 ea 的计算
利用干湿球温度计测定干湿球温度差来计算
干湿球温度表
实际水汽压 ea 的计算
原理：
当空气未达到饱和时,湿球表面的水分就不断地 蒸发,湿球温度蒸发耗热降温。当蒸发所消耗的 热量与周围空气中获得的热量相平衡时,湿球温 度不再下降。
类型： • 水面蒸发、土壤表面蒸发
蒸发
1. 水面蒸发 影响水面蒸发速率的因子：
蒸发
1. 水面蒸发 影响水面蒸发速率的因子： （1）水源 • 水源是蒸发的根源。 • 水面、雪面、冰面、潮湿土壤和植被是蒸发的基
本条件，沙漠中几乎没有蒸发。 （2）热源 • 蒸发需要消耗热量，蒸发速度取决于热量供给。
水相变化的物理过程
大气湿度
一、水的相变
2.水相变化中的蒸发潜热
L=2500-2.4t • L:蒸发潜热<单位：J/g> • 常温（20℃） < 2450 J/g >
2834 J/g
2500 J/g 334 J/g
冰的升华 -> 融解潜热(334J/g) + 蒸发潜热 冰的升华潜热 = 2500+334 = 2834 J/g