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

14 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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13886. Налоги – это цена, которую мы платим за возможность жить в цивилизованном обществе 25.5 KB
  Налоги это цена которую мы платим за возможность жить в цивилизованном обществе О.Холмс. Платить налоги обязаны все так как это плата за возможность существовать цивилизованно. Налоги обязательные платежи государству которые в установленном законом порядке в
13887. Назначение человека в разумной деятельности 14.79 KB
  Назначение человека в разумной деятельности. Аристотель. Жизнь человека невозможна без деятельности. Деятельность это форма активности человека направленная на преобразование им окружающего мира. Субъектом деятельности является человек а объектом пред...
13888. Мир достаточно велик, чтобы удовлетворить нужды любого человека, но слишком мал, чтобы удовлетворить людскую жадность 14.79 KB
  Мир достаточно велик чтобы удовлетворить нужды любого человека но слишком мал чтобы удовлетворить людскую жадность. М. Ганди. Человек удовлетворяя свои нужды часто не задумывается о необратимых последствиях. Всё что необходимо человеку он получает из окружа
13889. Максимально адекватное отношение к себе – высший уровень самооценки 14.75 KB
  Максимально адекватное отношение к себе высший уровень самооценки А. Спиркин Эмоциональное отношение человека к самому себе или самооценка есть не что иное как явление сознания. Оно является отражением самосознания. Самосознание это психический феномен...
13890. Кто пользуется своим правом, тот не нарушает ничьего права 14.56 KB
  Кто пользуется своим правом тот не нарушает ничьего права. Принцип римского права. Закон опирается на право. Он помогает определить его смысл и границы ответственности за правонарушение. Право будучи системой общеобязательных правил поведения санкциониров...
13891. Конституция государства должна быть такой, чтобы не нарушать Конституцию гражданина 25.5 KB
  Конституция государства должна быть такой чтобы не нарушать Конституцию гражданина Конституция должна соответствовать моральным принципам человека и быть гарантом его прав и свобод. Конституция это основной закон государства. В отличие от других нормативнопра...
13892. Инфляция – золотое время для возврата долгов 25 KB
  Экономика. Инфляция золотое время для возврата долгов. К.Мелихан. Некоторые слои населения могут выиграть от инфляции. Инфляция снижение покупательской способности денег в виду их чрезвычайного переполнения. Основными причинами инфляции могут являться внешние ...
13893. Закон тщетно существует для тех, кто не имеет мужества и средств его защищать 14.85 KB
  Закон тщетно существует для тех кто не имеет мужества и средств его защищать. Каждый человек живущий в государстве должен быть в первую очередь законопослушным защищать закон и следовать ему беспрекословно. Отсутствие справедливых законов может привести к гибел
13894. Если хочешь быть богатым, не помышляй увеличить своё имущество, а только умерь свою жадность 15.12 KB
  Если хочешь быть богатым не помышляй увеличить своё имущество а только умерь свою жадность. К. Гельвеций. Принято полагать что синонимом слову богатство является большое количество материальных благ принадлежащих какомулибо человеку. Но может ли считать