Таблица влажности для разных температур. Абсолютная и относительная влажность

На данном уроке, тема которого: «Влажность. Измерение влажности», мы обсудим свойства насыщенного и ненасыщенного водяного пара, который всегда присутствует в атмосфере.

На предыдущем уроке мы с вами познакомились с понятием «насыщенный пар». Как при изучении любых тем и предметов, может возникнуть вопрос: «Где же мы пользуемся этим понятием, как мы его будем применять?». Самое важное применение свойств насыщенного пара мы и обсудим на данном уроке.

Название темы наверняка вам хорошо известно, ведь понятие «влажность воздуха» вы каждый день слышите, когда смотрите или слушаете прогноз погоды. Однако если вас спросят: «Что же понимается под влажностью воздуха?», вы вряд ли сразу дадите точное физическое определение.

Попробуем сформулировать, что же в физике понимается под влажностью воздуха. Прежде всего, что это за вода содержится в воздухе? Ведь таковой, например, является туман, дождь, облака и прочие атмосферные явления, проходящие с участием воды в том или ином агрегатном состоянии. Если все эти явления учитывать при описании влажности, то как же проводить измерения? Уже из таких простых рассуждений становится ясно, что интуитивными определениями здесь не обойтись. На самом деле, речь идет прежде всего о парах воды, которые содержатся в нашей атмосфере.

Атмосферный воздух является смесью газов, одним из которых и является водяной пар (рис. 1). Он вносит свой вклад в атмосферное давление, этот вклад называется парциальным давлением (а также упругостью) водяных паров.

Рис. 1. Составляющие атмосферного воздуха

Закон Дальтона

Основные закономерности, которые мы с вами получали в рамках изучения молекулярно-кинетической теории, относятся к так называемым чистым газам, т. е. газам, состоящим из атомов или молекул одного сорта. Однако очень часто приходится иметь дело со смесью газов. Самым простым и распространенным примером такой смеси является атмосферный воздух, который окружает нас. Как мы знаем, он на 78 % состоит из азота, на 21 % с лишним - из кислорода, а оставшийся процент занимают водяные пары и другие газы.

Рис. 2. Состав атмосферного воздуха

Каждый из газов, который входит в состав воздуха или любой другой смеси газов, безусловно, вносит свой вклад в общее давление данной смеси газов. Вклад каждого отдельного такого компонента носит название парциальное давление газа ,т. е. то давление, которое оказывал бы данный газ в отсутствии других компонент смеси.

Английский химик Джон Дальтон экспериментальным путем установил, что для разреженных газовых смесей общее давление есть простая сумма парциальных давлений всех компонент смеси:

Данное соотношение носит название закона Дальтона.

Доказательство закона Дальтона в рамках молекулярно-кинетической теории хотя и не особо сложное, однако достаточно громоздкое, поэтому приводить здесь мы его не будем. Качественно же объяснять этот закон достаточно просто, если учесть тот факт, что мы пренебрегаем взаимодействием между молекулами, т. е. молекулы представляют собой упругие шары, которые могут только сталкиваться друг с другом и со стенками сосуда. На практике модель идеального газа хорошо работает лишь для достаточно разреженных систем. В случае же плотных газов будут наблюдаться отклонения от выполнения закона Дальтона.

Парциальное давление p водяных паров является одним из показателей влажности воздуха, который измеряется в паскалях или миллиметрах ртутного столба.

Давление водяного пара зависит от концентрации его молекул в воздухе, а также от абсолютной температуры последнего. Чаще за характеристику влажности принимают плотность ρ водяного пара, содержащегося в воздухе, она называется абсолютной влажностью.

Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздуха. Соответственно, единица измерения абсолютной влажности - .

Оба упомянутых показателя влажности связаны уравнением Менделеева-Клапейрона:

- молярная масса водяного пара;

- его абсолютная температура.

То есть, зная один из показателей, например плотность, мы можем легко определить другой, то есть давление.

Мы с вами знаем, что водяной пар может быть как ненасыщенным, так и насыщенным. Пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью того же состава, называется насыщенным. Ненасыщенный пар - пар, не достигший динамического равновесия со своей жидкостью. В этом случае равновесие между процессами конденсации и испарения отсутствуют.

В целом водяной пар в атмосфере, несмотря на наличие большого количества водоемов: океанов, морей, рек, озер и так далее - является ненасыщенным, ведь наша атмосфера не закрытый сосуд. Однако перемещение воздушных масс: ветра, ураганы и так далее - приводят к тому, что в разных точках Земли в каждый момент времени наблюдается разное соотношение между скоростями конденсации и испарением воды, вследствие чего в отдельных местах пар может достигать насыщения. К чему это приводит? К тому, что в такой местности пар начинает конденсироваться, ведь мы помним, что насыщенный пар всегда контактирует со своей жидкостью. Как результат, может образоваться туман или облака, выпасть роса. Температура, при которой пар становится насыщенным, называется точкой росы. Давление водяного пара (насыщенного) в точке росы обозначим .

Подумайте, почему роса, как правило, выпадает ранним утром? Что в этот момент суток происходит с температурой, а следовательно, и с предельным давлением, с давлением насыщенного пара? Очевидно, что знание абсолютной влажности или парциального давления водяного пара не дает нам никакого представления о том, насколько близок или далек данный пар от насыщения. А ведь именно от этой удаленности или близости к насыщению и зависит скорость процессов испарения и конденсации, т. е. тех процессов, которые и обуславливают жизнедеятельность живых организмов.

Если испарение превалирует над конденсацией, то организмы и почва теряют влагу (рис. 3). Если превалирует конденсация, то становятся невозможными процессы сушки (рис. 4).Перед нами стоит необходимость усовершенствовать понятие влажности; понятие абсолютной влажности, как мы только что убедились, не полностью описывает все необходимые нам явления.

Рис. 3. Испарение превалирует над конденсацией

Рис. 4. Конденсация превалирует над испарением

Еще раз обсудим проблематику. Сделаем это на простом примере. Представьте себе, что в некотором транспортном средстве находится 20 человек. Много это или мало, т. е. вот эта абсолютная величина 20 человек? Естественно, что мы не сможем сказать, много это или мало, до тех пор пока не будем знать максимальную вместимость данного автомобиля или транспортного средства. 20 человек в легковой машине - это, естественно, много, это фактически невозможно, а 20 человек в большом автобусе не так уж и много. Аналогично и в случае с абсолютной влажностью, т. е. с парциальным давлением водяного пара, нам необходимо его с чем-то сравнивать. С чем же сравнивать это парциальное давление? Ответ нам подсказывает прошлый урок. Какое важное, особое значение есть у давления водяного пара? Это давление насыщенного водяного пара. Если мы будем сравнивать парциальное давление водяного пара при данной температуре с давлением насыщенного водяного пара при этой же температуре, мы сможем точнее охарактеризовать ту самую влажность воздуха. Чтобы охарактеризовать удаленность состояния пара от насыщения, ввели специальную величину, называемую относительной влажностью .

Относительной влажностью воздуха называют выраженное в процентах отношение давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного пара при той же температуре:

Теперь ясно, что чем меньше относительная влажность, тем дальше тот или иной пар от насыщения. Так, например, если значение относительной влажности равно 0, то фактически водяного пара в воздухе нет. Т. е. у нас невозможна конденсация, а при значении относительной влажности 100 % весь водяной пар, который находится в воздухе, является насыщенным, т. к. его давление равно как раз давлению насыщенного водяного пара при данной температуре. Вот таким вот способом мы теперь точно определили, что же такое та самая влажность, значение которой нам каждый раз сообщают в прогнозах погоды.

Воспользовавшись уравнением Менделеева-Клапейрона, мы можем получить для относительной влажности альтернативную формулу, в которую входит теперь значение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, и плотность насыщенного пара при той же температуре.

Давление и плотность пара;

Давление и плотность насыщенного пара при данной температуре ;

Универсальная газовая постоянная.

Формула относительной влажности:

Плотность водяного пара, содержащегося в воздухе;

Плотность насыщенного пара при той же температуре.

Влияние интенсивности испарения и конденсации воды на живые организмы

Люди очень восприимчивы к значению относительной влажности, от нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. При высокой влажности, особенно в жаркий день, это испарение уменьшается, вследствие чего нарушается нормальный теплообмен организма с окружающей средой. В сухом воздухе, наоборот, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, от чего высыхают, например, слизистые оболочки дыхательных путей. Наиболее благоприятной для человека является относительная влажность в интервале 40-60 %.

Важна также роль водяного пара в формировании погодных условий. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков, что, безусловно, имеет значение для любых аспектов нашей жизни и для народного хозяйства. Во многих производственных процессах поддерживаются искусственные режимы влажности. Примером таких процессов являются ткацкие, кондитерские, фармацевтические цеха и многие другие. В библиотеках и музеях для сохранения книг и экспонатов также важно поддерживать определенное значение относительной влажности, поэтому в таких учреждениях во всех помещениях обязательно на стене висит психрометр - прибор для измерения относительной влажности.

Для расчета относительной влажности, как мы только что убедились, нам необходимо знать значение давления или плотности насыщенного пара при данной температуре.

На прошлом уроке, изучая насыщенный пар, мы говорили об этой зависимости, однако ее аналитический вид весьма сложен, наших математических знаний еще не достаточно. Как же быть в этом случае? Выход очень прост: вместо записи этих формул в аналитическом виде, мы будем пользоваться таблицами значения давления и плотности насыщенного пара при данной температуре (табл. 1). Эти таблицы есть как в учебниках, так и в любом справочнике технических величин.

Табл. 1. Зависимость давления и плотности насыщенного водяного пара от температуры

Теперь рассмотрим изменение относительной влажности с температурой. Чем выше температура, тем меньше относительная влажность. Почему и как, рассмотрим на примере задачи.

Задача

В некотором сосуде пар становится насыщенным при . Какова будет его относительная влажность при , , ?

Поскольку речь идет о паре в сосуде, то объем пара остается неизменным при изменении температуры. Кроме этого, нам необходима таблица зависимости давления и плотности насыщенного пара от температуры (табл. 2).

Табл. 2. Зависимости давления и плотности насыщенного пара от температуры

Решение:

Из текста вопроса ясно, что при , , ведь именно при этом значении пар становится насыщенным, т. е. из определения относительной влажности мы имеем:

В числителе стоит плотность имеющегося в сосуде водяного пара, а в знаменателе находится плотность отсутствующего в сосуде насыщенного пара при той же температуре. Что будет происходить с величиной влажности при увеличении температуры? Числитель, с учетом замкнутости сосуда, изменяться не будет. Действительно, поскольку не происходит конденсации и нет обмена веществом с внешним миром, то масса пара, а вместе с ней и его плотность, сохранят свои значения. А знаменатель, как мы знаем из прошлого урока, растет с температурой, поэтому относительная влажность будет уменьшаться. Плотность пара в сосуде при можно вычислить из приведенной формулы:

Эту же плотность пар будет иметь и при всех остальных температурах. Следовательно, для вычисления влажности нам будет достаточно знать значение плотности насыщенного пара при всех заданных температурах, и мы сразу можем получить ответы. Значение плотности насыщенного пара возьмем из таблицы. Подставляя поочередно значения в формулу для влажности, получим такие ответы:

Ответ:

Пример решения типичной задачи на определение относительной влажности

При решении таких задач важно знать, что давление насыщенного пара зависит от температуры, но не зависит от объема.

Условие задачи:

В сосуде находится воздух, относительная влажность которого при температуре равна . Какой будет относительная влажность после уменьшения объема сосуда в n раз (n = 3) и нагревания газа до температуры ? Плотность насыщенных водяных паров при температуре равна .

Ход решения:

Из определения относительной влажности мы можем записать, что при температуре абсолютная влажность, до сжатия, равна:

А после сжатия:

То есть при уменьшении объема в раз при постоянной массе плотность увеличивается в раз.

После сжатия масса влаги, приходящаяся на единицу объема сосуда, не только в виде паров, но и в виде сконденсировавшееся жидкости, если возникли условия для конденсации, будет равна:

При температуре давление насыщенных водяных паров равно нормальному атмосферному давлению, мы об этом говорили на прошлом уроке, и составляет:

А их плотность, если воспользоваться уравнением Менделеева-Клапейрона, может быть рассчитана по формуле:

Где , т. к. в сосуде будет ненасыщенный пар с относительной влажностью:

Выражая эту влажность в процентах, мы получим значение 2,9 %.

Ответ: .

А теперь поговорим не только о том, что такое влажность, но и о том, как эту самую влажность можно измерять. Наиболее распространенным инструментом для таких измерений служит так называемый гигрометрический психрометр, который представлен на рис. 5.

Рис. 5. Гигрометрический психрометр

На стойке закреплены два термометра с одинаковыми шкалами. Ртутный резервуар одного из них обвернут во влажную тряпочку (рис. 8).

Рис. 6. Термометры гигрометрического психрометра

Вода с этой тряпочки испаряется, благодаря чему сам термометр охлаждается, соответственно, термометры носят название сухой и влажный (рис. 7).

Рис. 7. Сухой и влажный термометры гигрометрического психрометра

Чем больше относительная влажность окружающего воздуха, тем менее интенсивно, слабее идет испарение воды с влажной тряпочки, тем меньше разность в показаниях сухого и влажного термометров. Т. е. при ϕ = 100 % вода не будет испаряться, т. к. весь водяной пар является насыщенным, и показания обоих термометров будут совпадать. При разность показаний термометров будет максимальной. Таким образом, по разности показаний термометров с помощью специальных психометрических таблиц (чаще всего такая таблица сразу размещена на корпусе самого прибора) и определяют значение относительной влажности.

Как мы знаем, большая часть поверхности нашей планеты покрыта Мировым океаном, поэтому вода и все процессы, происходящие с ней, в частности испарение и конденсация, играют важнейшую роль во всех процессах нашей жизнедеятельности. Мы сами дали строгое определение понятий «абсолютная влажность» и «относительная влажность». Фактически это физическая величина, относительная влажность показывает, на сколько атмосферный пар отличается от насыщенного.

Список литературы

1. Касьянов В.А. Физика 10 класс. - М.: Дрофа, 2010.
2. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Молекулярная физика. Термодинамика. - М.: Дрофа, 2010.

1. Интернет-портал WorldOfSchool.ru ()
2. Интернет-портал «Физика. Старые учебники» ()

Домашнее задание

1. Чем отличаются абсолютная влажность и относительная влажность?
2. Что можно измерить с помощью гигрометра психрометрического и каков его принцип действия?
3. Из каких парциальных давлений складывается атмосферное давление?

Стационарный
психрометр Августа. Прибор является
обязательным на метеорологических
станциях. Он состоит из двух одинаковых
ртутных термометров, укрепленных рядом
на штативе. Резервуар одного из термометров
обернут тонкой материей, конец которой
опущен в стакан с дистиллированной
водой.

С поверхности
влажного термометра вода испарятся тем
сильнее, чем суше воздух, поэтому он
показывает более низкую температуру,
чем сухой термометр, разница будет тем
более, чем суше воздух и наоборот.

Психрометр
устанавливают на расстоянии 1,5 м от
пола, в сосуд под термометром наливают
воду и, следовательно увлажняют его и
через 15 минут снимают показания
термометров. Абсолютную влажность
вычисляют по формуле Реньо.

А
= M 1- a (t — t 1 )
* H ,
где:

А-абсолютная
влажность,

М-максимальное напряжение водяных
паров при температуре влажного
термометра/см, таблицу 1/,

а-/альфа/’-психрометрический
коэффициент, равный для комнатного
воздуха 0,0011 и для открытой атмосферы
-0,00074,

t
-температура для сухого термометра,

t 1 -температура
влажного термометра,

Н -барометрическое
давление.

ТАБЛИЦА№1

УПРУГОСТЬ
НАСЫЩЕННЫХ ВОДЯНЫХ ПАРОВ
/выборочно/

2.2.
Определение абсолютной влажности
психрометром Ассмана .

Это более современный
психрометр по сравнению со стационарным.
Оба ртутных термометра заключены в
металлические трубки, через которые
равномерно просасывается исследуемый
воздух с помощью вентилятора, находящегося,
в верхней части прибора. Такое устройство
обеспечивает защиту резервуаров
термометра от лучистой энергии,
гарантирует постоянную скорость движения
воздуха вокруг термометра и вследствие
просасывания значительной массы воздуха
дает более точные показания, чем
стационарный психрометр. Резервуар
влажного термометра в аспирационном
психрометре обернутый тонкой материей
перед каждым наблюдением смачивают
дистиллированной водой с помощью
пипетки. Вентилятор заводят. Показания
термометров отсчитывают через 4-5 минут
работы летом и через 15 минут зимой.
Прибор не следует держать в руках, надо
укреплять его на какой-либо стойке.

Абсолютную влажность
при работе с аспирационным психрометром
высчитывают по формуле Шпрунге:

A = M ! -0,5(t c — t в ) H /755,
где

А-абсолютная
влажность,

0,5-постоянный
психрометрический коэффициент,

M ! -максимальное
напряжение водяных паров при температуре
влажного термометра,

Т с -температура
сухого термометра,

Тв-температура
влажного термометра,

Н-барометрическое
давление,

755- среднее
барометрическое давление.

Перевод
найденной абсолютной влажности в
относительную производится |по формуле:

а=А/М х 100% , где:

а- искомая относительная
влажность,

А- абсолютная влажность,

М- максимальная
влажность при температуре сухого
термометра.

Для определения
относительной влажности по аспирационному
психрометру можно пользоваться табл.
2, в которой в первом вертикальном столбце
находятся показания сухого термометра
в момент наблюдения. А в верхнем
горизонтальном ряду-показания влажного
термометра.

По этим двум цифрам
вместе пересечения линий, проведенных
от |первой цифры вправо и от второй вниз,
находят относительную влажность. Таблица
пригодна для работы в помещениях и на
открытом воздухе, однако полученные
результаты менее точны, чем вычисленные
по формуле.

studfiles.net

Относительная влажность воздуха при температуре определение с психрометром (Таблица)

Относительная влажность

Относительная влажность определяется отношением (выраженным в процентах) давления водяных паров, находящихся в воздухе, к давлению паров, насыщающих воздух при той же температуре. На практике в большинстве случаев относительная влажность определяется отношением веса водяного пара в единице объема воздуха (абсолютная влажность) к весу насыщенного водяного пара в том же объеме воздуха и при той же температуре.

Весовой гигрометр

В справочной таблице дано количество воды в граммах, содержащихся в 1 м 3 воздуха при насыщении, если общее давление равно 760 мм Hg.

Аспирационный гигрометр (психрометр)

В метеорологии применяется простое выражение

P w -P=АН (t-t w).

Где t w 0 C обозначает температуру влажного термометра, Р (мм) – давление водяных паров в воздухе, Р w – давление паров, насыщающих воздух при температуре t w , H (мм) – барометрическое давление и А – постоянная. Таким образом, относительная влажность воздуха равна 100 Р/Р s , где Р s обозначает давление насыщенных паров при температуре t, отсчитанной по сухому термометру. Величина А, которая зависит от скорости воздуха около влажного термометра, равна 0,00066 для аспирационного психрометра Ассманна и А=0,00080 для прибора Стевенсона, применяемого в метеорологической службе.

Таблица значения относительной влажности (%) при измерениях с психрометром

Приводимые справочные таблицы относятся к приборам с полной (свободной) вентиляцией. Более полные таблицы для областей температур от – 30 до 55°С и от 30 до 350°С F.

1) Переохлажденная вода (но не лед) на влажном термометре.

Таблица значения относительной влажности — Влажный термометр, покрытый льдом 1)

1) Относительная влажность здесь определяется как отношение абсолютной влажности, рассчитанной на единицу объема, к количеству водяного пара в воздухе, которое находится в равновесии с водой (но не со льдом) при температуре сухого термометра.

infotables.ru

8.1. Определение влажности воздуха психрометром Августа

Психрометр
(тип ПБУ-1М)
состоит из двух рядом установлен­ных
в вертикальном положении жидкостных

обернут тканью, конец которой находится
в чашечке баллона, заполненного чистой
водой. Из-за инерционности прибора
показания следует снимать не ранее 5-7
мин. после его установки в месте наблюдения
или начала обдува вентилятором. Необходимо
следить, чтобы резервуар термометра не
касался уровня воды.

Относительную
влажность неподвижного воздуха,
находящегося в непосредственной близости
от психрометра, определяют по пока­заниям
сухого и смоченного термометров,
пользуясь психрометрической таблицей,
нанесенной на щиток прибора.

Абсолютную
и относительную влажность подвижного
воздуха можно определять либо по
специальным психрометрическим таблицам,
либопо
формулам.

Абсолютную
влажность подвижного воздуха вычисляют
по формуле

Pa=Pнв — а(tc-tв)B,

где Ра
— абсолютная
влажность воздуха. Па;

Рнв —
максимальная
влажность воздуха (парциальное дав­ление
насыщен ных водяных паров) при
температуре смоченного термометра, Па,
определяемая по табл.4;

а
— психрометрический коэффициент,
зависящий от ско­рости движения
воздуха, определяемый по табл.5;

tc,tв —
показания сухого и смоченного термометров,
°С;

В
— барометрическое
давление, Па, определяемое по настенному
барометру, укрепленному над лаборатор­ным
столом (I мбар=100 Па).

Таблица
4

Относительная
влажность j определяется из
соотношения

j =(Ра/Рн)100%,
(2)

где Рн —
максимальная влажность воздуха
(парциальное дав­ление насыщенных
водяных паров) при температуре сухого
термометра, Па, определяемая по табл.4.

Таблица 5

Психрометр
ПБУ-1М может быть использован для
определения влажности воздуха в
производственных помещениях без
источни­ков теплового излучения.

studfiles.net

8.2. Определение влажности воздуха аспирационным психрометром Ассмана

Аспирационный
психрометр (тип МВ-4М) является более
со­вершенным и точным прибором по
сравнению с психрометром Августа. Он
состоит из двух одинаковых ртутных
термометров, закрепленных в специальной
оправе. Резервуары термометров находятся
в двойных металлических гильзах с
полированной и никелированной наружной
поверхностью, что исключает влияние
тепловых из­лучений на результаты
измерений. В головке психрометра
находится вентилятор с заводным пружинным
механизмом. Вентилятором воздух
всасывается внутрь гильз, обтекает
ртутные резервуары термометров, проходит
по воздухопроводной трубке к головке
и выбрасывается наружу. Таким образом
создаются постоянные усло­вия для
испарения влаги с поверхности ртутного
резервуара смоченного термометра и
исключается влияние подвижности возду­ха
на рабочем месте.

Порядок
работы с аспирационным психрометром
следующий. Сначала смачивают батист на
резервуаре правого термометра. Для
этого берут резиновый баллон с пипеткой,
заранее наполненный водой и легким
нажимом доводят воду не ближе, чем на I
см до края пипетки, удерживая ее на этом
уровне при помощи зажима. После этого
пипетку вводят до отказа во внутреннюю
гильзу защиты, смачивая батист. Выждав
некоторое время, не вынимаяпипетки из
трубки, разжимают зажим, вбирая излишнюю
воду в баллон, после чего пипетку
вынимают.

Таблица
6

Затем
заводят вентилятор почти до отказа, но
осторожно, чтобы не сорвать пружину,
психрометр подвешивается на специ­альном
штыре в вертикальном положении. Отсчет
показаний тер­мометров производится
на 4-й минуте после пуска вентилятора.

Вычисление
влажности воздуха (абсолютной и
относитель­ной) производится по
специальным психрометрическим таблицам
либо по формулам. Абсолютную влажность
находят из соотношения

Ра
= Рнв
— 0.5(tс-
tв)B/99000,
(3)

где
99000 — среднее барометрическое давление,
Па, ;

остальные
величины в соответствии с (1).

Зная
величину Ра
, можно рассчитать влагосодержание
воздуха d — отношение массы водяных
паров к массе сухого воздуха в том же
объеме, г/кг:

d=622Ра/(В-Ра).
(4)

Относительная
влажность воздуха j

вычисляется по фор­муле (2), а также
может быть определена по психрометрической
таблице (табл.6) или психрометрическому
графику (рис.2), на­ходящемуся на
лабораторном столе.

При
работе с графиком по вертикальным линиям
отмечают показания сухого термометра,
по наклонным — смоченного, на пересечении
этих линий получают значения относительной
влаж­ности, выраженные в процентах.

studfiles.net

Психрометрическая таблица для определения относительной влажности воздуха

Лабораторная работа №13

Определение влажности воздуха с помощью психрометра (сухого и влажного термометров)

Оборудование : термометр, влажная марля, таблица зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры, психрометрическая таблица.

Задание № 1. Определение относительной и абсолютной влажности воздуха с помощью психрометра (сухого и влажного термометров).

Для определения влажности воздуха нужно записать показания сухого и влажного термометров, найти разность этих показаний и по психрометрической таблице определить значение относительной влажности воздуха, соответствующее этим данным, в любых трех школьных помещениях.

Внесите полученные данные в таблицу.

Рассчитайте значение абсолютной влажности воздуха для каждого из этих помещений. Покажите, как вы проводили эти расчеты в своей тетради.

Полученные значения абсолютной влажности воздуха тоже внесите в таблицу.

Сравните и проанализируйте полученные результаты.

Рассчитайте погрешности полученных результатов.

Номер кабинетаТемпература воздуха, о СПоказания влажного термометра, о СРазность температур, о СОтносительная влажность воздухаАбсолютная влажность воздуха

• Таблица 1. ПСИХРОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА для определения относительной влажности воздуха

Показания сухогоРазность показаний сухого и влажного термометровтермометра0123456789100 1008163452811——1 100 83 65 48 32 16 — — — — —2 100 84 68 51 35 20 — — — — —3 100 84 69 54 39 24 10 — — — —4 100 85 70 56 42 28 14 — — — —5 100 86 72 58 45 32 19 6 — — —6 100 86 73 60 47 35 23 10 — — —7 100 87 74 61 49 37 26 14 — — —8 100 87 75 63 51 40 28 18 7 — —9 100 88 76 64 53 42 34 21 10 — —10 100 88 76 65 54 44 34 24 14 5 —11 100 88 77 66 56 46 36 26 17 8 —12 10089 78 68 57 48 38 29 20 11 —13 100 89 79 69 59 49 40 31 23 14 614 100 89 79 70 60 51 42 34 25 17 915 100 90 80 71 61 52 44 36 27 20 1216 100 90 81 71 62 54 46 37 30 22 1517 100 90 81 72 64 55 47 39 32 24 1718 100 91 82 73 65 56 49 41 34 27 2019 100 91 82 74 65 58 50 43 35 29 2220 100 91 83 74 66 59 51 44 37 30 2421 100 91 83 75 67 60 52 46 39 32 2622 100 92 83 75 68 61 54 47 40 34 2823 100 92 84 76 69 61 55 48 42 36 3024 100 92 84 77 69 62 56 49 43 37 3125 100 92 84777063 57 50 44 38 3326 100 92 85 78 71 64 58 51 46 40 3427 100 92 85 78 71 65 59 52 47 41 3628 100 93 85 78 72 65 59 53 48 42 3729 100 93 85 79 72 66 60 54 49 43 3830 100 93 86 79 73 67 61 55 50 44 39Таблица 2. Давление насыщенных водяных паров над поверхностью воды в зависимости от температуры в гектопаскалях. 1 гектопаскаль = 10 2 Па = 100 Па.

koledj.ru

4. Определение влажности воздуха с помощью психрометра Августа

Психрометр
Августа состоит из двух одинаковых
термометров. Резервуар одного из них
обтянут кусочком батиста, свободный
конец которого опущен в резервуар с
дистиллированной водой.

Вследствие
испарения воды показания влажного
термометра будут ниже, чем сухого. Зная
разность показаний сухого и влажного
термометров и показания сухого термометра
по психрометрической таблице 2, определяют
относительную влажность окружающего
воздуха, а по формулам (1) и (2) находят
абсолютную влажность
и
дефицит влажности.

Выполнение работы

Упражнение
№1 . Определение
влажности с помощью психрометра
Ассмана

Смочить
батист на резервуаре психрометра
Ассмана водой с помощью пипетки.

Завести
по часовой стрелке вентилятор почти
до отказа, но осторожно, чтобы не сорвать
пружину.

Через
4 мин после пуска вентилятора снять
показания сухого и влажного термометров.

Вычислить
по формуле (4) абсолютную влажность f .

Для
этого: а) найти атмосферное давление Н 0
в мм. рт. ст. по барометру, б) НайтиР 1 в мм.рт.ст. по таблице 3
по показаниям влажного термометра, в)
постояннаяА 0 =0,0013 1/град.

Определить
максимальную влажность F
термометра.

По
формуле (1) вычислить относительную
влажность Е .

Определить


Данные
занести в таблицу 2

Таблица
1

Результаты
измерений и вычислений

Упражнение
№2 . Определение
влажности с помощью психрометра Августа

Смочить
водой батист психрометра Августа.

Через
10 мин записать показания сухого и
влажного термометров.

По
психрометрической таблице 4 найти
относительную влажность Е .

Из
формулы (1) найти абсолютную влажность
f .

Определить
максимальную влажность F по таблице 3 по показаниям сухого
термометра.

Определить
по формуле (2) дефицит влажности D.

Данные
занести в таблицу 2.

Таблица
2

Результаты
измерений

Таблица
3

Давление
и плотность насыщенного пара в интервале
температур от -5 о до 30 0

Таблица
4

Психрометрическая
таблица

Относительная влажность

Относительная влажность определяется отношением (выраженным в процентах) давления водяных паров, находящихся в воздухе, к давлению паров, насыщающих воздух при той же температуре. На практике в большинстве случаев относительная влажность определяется отношением веса водяного пара в единице объема воздуха (абсолютная влажность) к весу насыщенного водяного пара в том же объеме воздуха и при той же температуре.

Весовой гигрометр

В справочной таблице дано количество воды в граммах, содержащихся в 1 м 3 воздуха при насыщении, если общее давление равно 760 мм Hg.

Аспирационный гигрометр (психрометр)

В метеорологии применяется простое выражение

P w -P=АН (t-t w).

Где t w 0 C обозначает температуру влажного термометра, Р (мм) – давление водяных паров в воздухе, Р w – давление паров, насыщающих воздух при температуре t w , H (мм) – барометрическое давление и А – постоянная. Таким образом, относительная влажность воздуха равна 100 Р/Р s , где Р s обозначает давление насыщенных паров при температуре t, отсчитанной по сухому термометру. Величина А, которая зависит от скорости воздуха около влажного термометра, равна 0,00066 для аспирационного психрометра Ассманна и А=0,00080 для прибора Стевенсона, применяемого в метеорологической службе.

Таблица значения относительной влажности (%) при измерениях с психрометром

Приводимые справочные таблицы относятся к приборам с полной (свободной) вентиляцией. Более полные таблицы для областей температур от – 30 до 55°С и от 30 до 350°С F.

1) Переохлажденная вода (но не лед) на влажном термометре.

Таблица значения относительной влажности - Влажный термометр, покрытый льдом

1) Относительная влажность здесь определяется как отношение абсолютной влажности, рассчитанной на единицу объема, к количеству водяного пара в воздухе, которое находится в равновесии с водой (но не со льдом) при температуре сухого термометра.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Абсолютная влажность воздуха - это количество водяного пара в единице объема воздуха:

В системе СИ единица измерения абсолютной влажности

Влажность воздуха является очень важным параметром окружающей среды. Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение. В различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна. Она зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и др. факторов. Таким образом, в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых - наоборот.

Человеческий организм активно реагирует на изменения влажности воздуха. Например, процесс потоотделения тесно взаимосвязан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации, и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции; при низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды.

Абсолютная влажность воздуха дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, однако эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Человек ощущает не массовое количество воды в воздухе, а ее содержание относительно максимально возможного значения. Для описания реакции живых организмов на изменения содержания водяного пара в воздухе вводят понятие относительной влажности.

Относительная влажность воздуха

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительная влажность воздуха - это физическая величина, показывающая насколько водяной пар в воздухе далек от насыщения:

где плотность водяного пара в воздухе (абсолютная влажность); плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Точка росы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Точка росы - это температура, при которой водяной пар становится насыщенным.

Зная температуру точки росы, можно получить представление об относительной влажности воздуха. Если температура точки росы близка к температуре окружающего воздуха, значит влажность высокая (при совпадении температур образуется туман). И напротив, если значения точки росы и температуры воздуха в момент измерения сильно расходятся, то можно говорить о низком содержании водяных паров в атмосфере.

Когда в теплое помещение с мороза заносят какую-либо вещь, воздух над ней охлаждается, насыщается водяными парами, и на вещи конденсируются капельки воды. В дальнейшем вещь прогревается до температуры воздуха помещения, и весь конденсат испаряется.

Другой, не менее хорошо знакомый пример - запотевание стекол в доме. У многих зимой на окнах появляется конденсат. На это явление влияют два фактора -- влажность и температура. Если установлен нормальный стеклопакет и правильно проведено утепление, а конденсат есть, -- значит, в помещении высокая влажность; возможно плохая вентиляция или вытяжка.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2