22845

Визначення вологості повітря

Лабораторная работа

Физика

Атмосферне повітря має в своєму складі деяку кількість водяної пари що обумовлює вологість повітря. Абсолютною вологістю називається кількість водяної пари що знаходиться в одиниці об'єму повітря. З рівняння стану ідеального газу густину повітря при нормальних умовах можна представити так: пов= 1 позначення загально прийняті.

Украинкский

2013-08-03

1.2 MB

8 чел.

Робота № 10

Визначення вологості повітря

Вступ. Атмосферне повітря має в своєму складі деяку кількість водяної пари, що обумовлює вологість повітря. Кількість водяної пари в повітрі при даних умовах характеризується абсолютною або відносною вологістю. Мета роботи і полягає у визначенні цих величин.

Теоетичні відомості.

Абсолютною вологістю називається кількість водяної пари, що знаходиться в одиниці об'єму повітря. Як правило її виражають в г/м3.

З рівняння стану ідеального газу густину повітря при нормальних умовах можна представити так:

пов=                                                                               (1)

(позначення загально прийняті).

Аналогічно для густини водяної пари, далекої від насичення, при будь-яких тиску і температурі маємо:

пари=                                                                              (2)

З   (1) та (2)                                 = ,

Звідки                                                                         (3)

Враховуючи, що  = 0,621,   p0  = 760 мм рт. ст., Т0  = 273 К, а густина повітря при нормальних умовах    пов =1293 г/м3, одержимо

пари=1,06                                                                          (4)

якщо p виражено в мм ртутного стовпа. В формулі  /4/  α =   , t  - температура в ºС. З /4/ кількість водяної пари m в г у одному м3, тобто абсолютна вологість, виражається:

m=1,06                                                                             (5)

Формула /5/ дає змогу визначити абсолютну вологість повітря, якщо відома пружність (парціальний тиск) водяної пари p. З цієї формули також видно, що при малих значеннях t величина абсолютної вологості m мало відрізняється від величини пружності водяної пари p, виміряної в мм рт. ст., тому на практиці найчастіше визначається абсолютна вологість не за кількістю водяної пари m в грамах, що міститься в 1 м3 повітря, а за її пружністю p, вираженою в мм рт. ст.

Відносна вологість характеризує ступінь насичення повітря парою. Відносною вологістю називається відношення абсолютної вологості m до кількості пари в 1 м3, яка насичує повітря при даній температурі t:

r=                                                                                           (6)

Беручи до уваги наведене вище, можемо записати :

r=                                                            (7)

де P - пружність насиченої водяної пари при температурі t. Відносну вологість звичайно виражають в процентах.

Визначення вологості повітря проводиться (з використанням таблиць) або по психрометру, або по гігрометру.

Завдання 1. Визначення абсолютної і відносної вологості методом точки роси за допомогою гігрометра.

Точкою роси називається температура, при якій водяна пара, що є в повітрі, стає насиченою, тобто починає конденсуватися.

Гігрометр (рис. 1) складається з металевої посудини А, закріпленої на підставці. Одна сторона посудини полірована і оточена такою ж полірованою рамкою В, що ізольована від резервуара А. Для охолодження резервуара через нього пропускають воду,  що витікає з посудини С, в якій вода знаходиться в суміші з льодом.

При достатньому охолодженні, коли температура в резервуарі А і температура прилеглого до нього шару повітря досягне точки роси, на відполірованій стороні резервуара почне з'являтися роса з водяної пари оточуючого повітря. При цьому виникає потускніння полірованої поверхні гігрометра в порівнянні з рамкою. Температура t', при якій виникає потускніння по можливості точно треба визначити по термометру, що вставляється в резервуарі А. Зменшуючи потік води з посудини С, знаходять температуру t", при якій роса зникає. За точку роси приймають середнє значення з одержаних величин: tp=.

При спостереженнях між експериментатором і гігрометром розташовують прозорий екран, щоб запобігти впливу дихання експериментатора на вологість поблизу приладу.

Користуючись таблицею 1, що додається до роботи, за точкою роси визначають тиск насиченої водяної пари при tр, тобто тиск ненасиченої водяної пари при кімнатній температурі, або абсолютну вологість. За цією ж таблицею визначають тиск насиченої водяної пари  при кімнатній температурі і за формулою /7/ розраховують відносну вологість.

Завдання ІІ. Визначення абсолютної і відносної вологості повітря за допомогою психрометра.

Психрометр найбільш поширений приклад для визначення вологості повітря. Суть методу психрометра полягає в слідуючому. Якщо два однакових термометри знаходяться в однакових потоках повітря, покази цих термометрів повинні бути однаковими. Якщо ж балончик одного з термометрів буде весь час зволоженим, наприклад, обгорнутий мокрою тканиною, то покази термометрів будуть різними. Завдяки випаровуванню води з тканини та званий "мокрий" термометр буде показувати більш низку температуру, ніж сухий. Чим менша вологість оточуючого повітря, тим інтенсивнішим буде випаровування і тим нижчими будуть покази "мокрого" термометра. Різниця температур, виміряна цими термометрами, буде характеризувати вологість повітря.

За законом тепловіддачі Ньютона кількість теплоти Q1, яка через поверхню системи S1 за одиницю часу виділяється в оточуюче середовище виражається так:

            Q=                                                                          (8)

де α - так званий коефіцієнт тепловіддачі системи, t - температура системи, t1 - температура оточуючого середовища. В методі психрометра (t - t1) - це максимальна різниця температур сухого і мокрого термометрів.

З другого боку, масу води, що випаровується за одиницю часу, можна за формулою Дальтона представити так:

                           m=

Тут S2 - площа поверхні, з якої відбувається випаровування, Н - тиск повітря, pн - пружність насиченої водяної пари при температурі рідини, що випаровується, тобто при температурі t1, p - пружність водяної пари, що знаходиться в повітрі, к - коефіцієнт пропорціональності, що залежить від швидкості потоку повітря.

Кількість теплоти Q2, яка йде на випаровування маси m води, очевидно виражається так:

Q2=m                                                         (9)

де λ - питома теплота пароутворення води.

При стаціонарному режимі, тобто при незмінних температурах t і t1, Q1 = Q2. Враховуючи, що S1 = S2, з /8/ та /9/ одержимо

звідки     p=pH  -A( t –t1)H ,                                                                                  (10)

де  - стала системи. Величина цієї сталої залежить, в основному, від швидкості потоку повітря і знаходиться експериментально.

Опис психрометра і виміри.

Будову стандартного аспіраційного психрометра показано на рис. 2/б/. Він складається з двох термометрів А. Балончик правого термометра огорнутий тканиною. Аспіратор психрометра має пружинний вентилятор, що заводиться ключем В. Шлях повітряних потоків в приладі показаний стрілками. Над балонами термометрів обидва потоки з'єднуються в один.

Змочування тканини термометра проводять за допомогою гумової груші G з піпеткою u (рис. 2а). Грушу наповнюють дистильованою водою. Невеликим натиском груші воду в піпетці піднімають, але не вище ніж на 1 см від кінця піпетки. Таке положення рівня фіксується затискачем F. Піпетка обережно вводиться в трубку з термометром для зволоження тканини. Після цього затискач відкривають, щоб вода опустилась в грушу. Ключем В майже повністю заводять вентилятор (5-7 обертів) і починають слідкувати за показами термометрів. Через 4 - 5  хвилин покази термометрів встановлюються, і різниця  t - t1 може бути виміряна. Абсолютна вологість по стандартному психрометру визначається за формулою /10/, враховуючи, що стала даного прикладу А = 0,0006 гр-1. Величину pн, що входить в формулу /10/ знаходять по таблиці 1, а атмосферний тиск вимірюють барометром. Якщо з таблиці 1 знайти також тиск насиченої водяної пари при температурі оточуючого повітря t, то по формулі /7/ можна розрахувати відносну вологість r.

За психрометричною різницею t - t1 відносну вологість можна визначити також, користуючись таблицею 2 (до роботи додається). В цій таблиці наводиться відносна вологість в залежності від температури оточуючого середовища t і різниці t - t1. Для визначення відносної вологості по показам психрометра можна також користуватися спеціальною номограмою, наведеною на рис. 3. Відносна вологість по цій психрометричній номограмі визначається по точці перетину вертикальних прямих, що відповідають температурі сухого термометра, і похилих прямих, що відповідають температурі мокрого термометра.

Завдання роботи.

За допомогою психрометра визначити абсолютну вологість, також відносну вологість розглянутими методами. Порівняти результати вимірювання різними методами, а також порівняти з результатами, одержаними по методу точки роси.

ПРУЖНІСТЬ ТА ГУСТИНА НАСИЧЕНОЇ ВОДЯНОЇ ПАРИ

Таблиця  № 1.

t,0С

Р, мм рт. ст.

m2 (в 2 м3 пари)

t,0С

Р, мм рт. Ст..

m2 (в 2 м3 пари)

  1.  

4,58

4,84

  1.  

13,63

13,6

  1.  

4,93

5,22

  1.  

14,53

14,5

  1.  

5,29

5,60

  1.  

15,48

15,4

  1.  

5,60

5,98

  1.  

16,48

16,3

  1.  

6,10

6,40

  1.  

17,54

17,3

  1.  

6,54

6,84

  1.  

18,65

18,3

  1.  

7,01

7,30

  1.  

19,83

19,4

  1.  

7,51

7,80

  1.  

21,07

20,6

  1.  

8,05

8,30

  1.  

22,38

21,3

  1.  

8,61

8,80

  1.  

23,76

23,0

  1.  

9,21

9,40

  1.  

25,21

24,4

  1.  

9,84

10,0

  1.  

26,74

25,8

  1.  

10,52

10,7

  1.  

28,35

27,2

  1.  

11,23

11,4

  1.  

30,04

28,7

  1.  

11,99

12,1

  1.  

31,82

30,3

  1.  

12,79

12,8

                      


                       ПСИХРОМЕТРИЧНА ТАБЛИЦЯ ВІДНОСНОЇ ВОЛОГОСТІ

ПОВІТРЯ, %

Покази сухого термометра, 0С

Різниця показів сухого та "мокрого" термометрів, 0С

  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  
  1.  

0

100

81

63

45

28

11

2

100

84

68

51

35

20

4

100

85

70

56

42

28

14

6

100

86

73

60

47

35

23

10

8

100

87

75

63

51

40

28

18

7

10

100

88

76

65

54

44

34

24

14

4

12

100

89

78

68

57

48

38

29

20

11

14

100

90

79

70

60

51

42

33

25

17

9

16

100

90

81

71

62

54

45

37

30

22

15

18

100

91

82

73

64

56

48

41

34

26

20

20

100

91

83

74

66

59

51

44

37

30

24

22

100

92

83

76

68

61

54

47

40

34

28

24

100

92

84

77

69

62

56

49

43

37

31

26

100

92

85

78

71

64

58

50

45

40

34

28

100

93

85

78

72

65

59

53

48

42

37

30

100

93

86

79

73

67

61

55

50

44

39

Температура повітря

0С

відносна вологість, %

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

похибка, %

10

+6

+5,5

+5,5

+4

+4

+3,5

+2,5

+2,5

+2,5

+2,5

20

+5

+5

+4

+3

+3

+3

+2,5

+2,5

+2,5

+2,5


Данной работой Вы можете всегда поделиться с другими людьми, они вам буду только благодарны!!!
Кнопки "поделиться работой":

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10135. Русская философия о науке 43.5 KB
  Русская философия о науке. Особенность российского науковедения образуют три возобновляющиеся идеи. 1 Наука в России воспринималась как извне пришедшее в культуру иностранное нововведение. Она была завезена в Россию Петром 1. Сомнение в органичности науки в росси...
10136. Сущность и соотношение интернализма и экстернализма как теоретических моделей развития науки 36 KB
  Сущность и соотношение интернализма и экстернализма как теоретических моделей развития науки ЭКСТЕРНАЛИЗМ его сторонники считают что основными факторами определяющими рост знания являются социальные экономические технические и культурные причины и пот
10137. Направления и уровни экстерналистского анализа науки 29.5 KB
  Направления и уровни экстерналистского анализа науки. Экстернализм рассматривает науку как часть культуры своего времени и признает что на ее содержание существенно влияют негносеологические факторы: экономика политика религия мораль искусство психология ли
10138. Сущность и соотношение кумулятивизма и антикумулятивизма как теоретически моделей развития науки 38 KB
  Сущность и соотношение кумулятивизма и антикумулятивизма как теоретически моделей развития науки. Проще всего представить развитие науки как рост знаний: наука на каждом историческом этапе приобретает некоторое количество сведений откладывает их в свою копилку на...
10139. Формирование некумулятивной теоретической модели развития науки: К.Поппер, Т.Кун, И.Лакатос 42.5 KB
  Формирование некумулятивной теоретической модели развития науки: К.Поппер Т.Кун И.Лакатос. Некумулятивная модель развития науки сформировалась в середине ХХ в. Койре один из авторов стоящих у ее истоков, другие Г.Башляр К. Поппер Т. Кун И. Лакатос Дж. Холтон.
10140. Наука как вид познания. Понятия вненаучного знания 38 KB
  Наука как вид познания. Понятия вненаучного знания. Наука как познавательная деятельность. Как и другие способы познания наука возникает из практической деятельности людей. Она является непосредственным продолжением обыденного стихийно-эмпирического познания в х...
10141. Особенности научного знания. Основные подходы к проблеме критериев научности в современной философии наук 36.5 KB
  Особенности научного знания. Основные подходы к проблеме критериев научности в современной философии наук Проблема отличия науки от других форм познавательной деятельности – это проблема демаркации т.е. поиск критериев разграничения научного и ненаучного знаний....
10142. Возникновение науки как теоретико-философская и историко-научная проблема 37 KB
  Возникновение науки как теоретикофилософская и историконаучная проблема Как своеобразная форма познания специфический тип духовного производства и социальный институт наука возникла в Европе в Новое время в XVIXVII вв. в эпоху становления капиталистического с
10143. Античная ученость: факторы формирования, особенности, предметная направленность и основные достижения 38.5 KB
  Античная ученость: факторы формирования особенности предметная направленность и основные достижения Предпосылкой возникновения научных знаний многие исследователи истории науки считают миф. В нем как правило происходит отождествление различных предметов я...