3835

Определение влажности воздуха

Лабораторная работа

Физика

Определение влажности воздуха Приборы и принадлежности: Психрометр, барометр, пипетка и сосуд с водой. Теория работы и описание прибора Такие явления, как быстрота испарения, высыхание различных веществ, тканей, увядание растений, состояние организм...

Русский

2012-11-08

98.5 KB

117 чел.

Определение влажности воздуха

Приборы и принадлежности:

Психрометр, барометр, пипетка и сосуд с водой.

Теория работы и описание прибора

Такие явления, как быстрота испарения, высыхание различных веществ, тканей, увядание растений, состояние организма человека, и т.д. зависят от степени насыщения воздуха водяным паром.

Атмосферный воздух всегда содержит пары, образующиеся при испарении воды с водоемов, с растительного покрова и при дыхании. Поэтому в атмосфере имеется смесь сухого воздуха и водяных паров. К этой смеси применим закон Дальтона: «давление смеси газов (или паров) равно сумме парциальных давлений, т.е. давлений каждого газа в отдельности». Следовательно, атмосферное давление есть сумма парциальных давлений сухого воздуха и находящегося в нем водяного пара.

Давление водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, определяется количеством водяного пара в килограммах, содержащегося в 1 м3 воздуха, и называется абсолютной влажностью или упругостью водяного пара.

Абсолютная влажность выражается обычно в миллиметрах ртутного столба. В системе СИ давление выражается в паскалях

Воздух может насыщаться водяными парами не беспредельно. Давление водяного пара будет максимальным при полном насыщении им воздуха. Дальнейшее увеличение концентрации водяного пара в воздухе при данной температуре приводит к концентрации паров и выпадении их в виде капель жидкости.

Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности к тому давлению паров, которые насыщали бы воздух при данной температуре,  то есть к максимальной влажности при данной температуре.

Относительная влажность выражается в процентах

 (1)

где а — абсолютная влажность,

— максимально возможная влажность воздуха при данной температуре или давление насыщенного водяного пара при данной температуре.

Давление насыщенного водяного пара зависит от температуры. Эта зависимость тщательно изучена (табл. 2).

Непосредственно измерить можно только атмосферное давление, т.е. суммарное давление сухого воздуха и пара. Парциальное же давление водяного пара можно определить только косвенным путём. Одно и то же количество водяных паров в зависимости от температуры может либо насыщать воздух, либо не насыщать. Понижая температуру воздуха, можно довести его до состояния насыщения водяным паром.

Температура, при которой водяные пары, находящиеся в воздухе, становятся насыщенными, называется точкой росы.

Абсолютная влажность определяется гигрометром или психрометром. На практике для определения абсолютной влажности чаще применяют психрометр. Он состоит из двух термометров и  закрепленных в специальном держателе. Шарик термометра  обёрнут марлей, смачиваемой водой. Часовой механизм М, заводящийся при помощи ключа К, вращает маленький вентилятор, помещённый в верхней части прибора, и создаёт равномерно восходящий поток воздуха по каналам  и  мимо шариков термометра к вентилятору (рис. 1). Сухой  термометр, соприкасающийся с воздухом окружающей среды, имеет температуру этой среды. Влажный термометр вследствие испарения воды с поверхности марли будет охлаждаться и его температура будет ниже температуры .

Рисунок 1

Охлаждение влажного термометра и понижение его температуры прекращается. Когда приток тепла Q из окружающей среды за промежуток времени будет равен расходу тепла. Идущего на испарение воды с поверхности марли за тот же промежуток времени.

Количество теплоты Q, передающего протекающим воздухом шарику влажного термометра. Можно определить по формуле

 (2)

где - коэффициент теплопередачи. Зависящей от рода поверхности тела и окружающей среды;

- разность температур сухого и влажного термометров;

S – площадь поверхности испарения.

Количество теплоты Q. Необходимое для испарения. Пропорционально скорости испарения V и времени

 (3)

где  - коэффициент пропорциональности.

Скорость испарения может быть найдена по формуле

 (4)

где  - коэффициент зависящий от скорости протекающего воздуха;

P – атмосферное давление;

- давление насыщенных паров при температуре испаряющейся жидкости;

а – абсолютная влажность воздуха.

Подставив значения  из (4) в (3), получим:

 (5)

Если температура влажного термометра не изменяется, то количество теплоты Q, притекающее из воздуха, равно количеству теплоты , идущего на испарение . Тогда, приравнивая правые части уравнений (2) и (5), получим

 

откуда, произведя соответствующие преобразования, получим

 

отсюда

 

В этой формуле величины  зависят только от прибора (скорости работы вентилятора, смачивающей жидкости и поверхности марли).

Обозначая  формулу абсолютной влажности можем записать так:

 (6)

где А – постоянная психрометра.

Порядок выполнения работы

  1.  Ключом К заводят часовой механизм, и после того, как температуры на термометрах и  установятся (достигнут наименьших значений) отсчитывают температуры  и .
  2.  Из таблицы 2 берут значения  для температуры  и  для температуры .
  3.  Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 1. Величину давления Р находят по барометру.
  4.  По формуле (6) определяют абсолютную влажность а.
  5.  По формуле (1) определяют относительную влажность f.
  6.  Опыт повторяют не менее трёх раз.

Таблица 1.

№ опыта

а

f

Ед. изм.

град.

Па

град.

Па

Па

%

1

2

3

Указания к работе

  1.  Постоянная данного прибора А указана на приборе.
  2.  В случае если на приборе величина А не указана, принять А=0,001град-1
  3.  1 мм рт. ст.= 133 Па
  4.  Физическая атмосфера 1 атм=760 мм рт. ст. = 101,3 кПа

Техническая атмосфера: 1ат=98,1 кПа

Контрольные вопросы

  1.  Что называется абсолютной влажностью воздуха?
  2.  Что называется абсолютной влажностью воздуха?
  3.  Что называется точкой росы?
  4.  Вывести формулу для определения абсолютной влажности воздуха.
  5.  Сформулировать закон Дальтона.
  6.  Из каких парциальных давлений слагается атмосферное давление?
  7.  Единицы давления.
  8.  Какая разница между физической и технической атмосферой?

Таблица 2

Давление насыщенных паров  и  в мм рт. ст.

С

,

мм рт. ст.

С

,

мм рт. ст.

С

,

мм рт. ст.

10,0

9,1

17,0

14,4

24,0

22,2

10,5

9,5

17,5

14,7

24,5

22,8

11,0

9,8

18,0

14,9

25,0

25,0

11,5

10,1

18,5

15,6

25,5

25,5

12,0

10,4

19,0

16,3

26,0

26,0

12,5

10,8

19,5

16,8

26,5

26,5

13,0

11,1

20,0

17,4

27,0

27,0

13,5

11,5

20,5

17,9

27,5

27,7

14,0

11,9

21,0

18,5

28,0

28,0

14,5

12,3

21,5

19,0

28,5

28,5

15,0

12,7

22,0

19,6

29,0

29,0

15,5

13,1

22,5

20,2

29,5

29,5

16,0

13,5

23,0

20,9

30,0

30,0

16,5

14,0

23,5

21,5

30,5

30,5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3861. Фрейми. Інтерактивні Web-сторінки 33.5 KB
  Фрейми. Інтерактивні Web-сторінки Мета роботи - після виконання роботи студент повинен знати: базові команди мови HTML з реалізації фреймів основи мови HTML зі створення форм базові команди мови HTML із реалізації меню принципи створення інтеракт...
3862. Философия как дисциплина научного познания. Генезис философии 470 KB
  Генезис философии. Нужно отметить, что генезис является проблемой для самой философии, развиваясь, она постоянно сталкивается с проблемой собственного возникновения, ибо, только решив ее, философия сможет в полной мере осознать свою сущность. Сущест...
3863. Контрольна робота. Механіка матеріальної точки 86.01 KB
  Механіка матеріальної точки За заданими рівняннями руху х=х(t), у=у(y) (та z=z(t) для 2 рівня складності) матеріальної точки масою т =1кг встановити: Рівняння та вид траєкторії точки побудувати графік. Вектори переміщення, середньої швидкості та їх...
3864. Управляющие операторы или принятие решений в VB6 428.5 KB
  Управляющие операторы или принятие решений в VB6. Операторы, которые могут изменить последовательность выполнения операторов процедуры. Основанием для принятия решений в управляющих операторах являются условные (логические) выражения. Логические вы...
3865. Основні поняття та закони хімії. Конспект лекцій 3.89 MB
  ВСТУП Без знання основ хімії неможливе успішне вивчення технічних і технологічних дисциплін. Метою курсу є оволодіння студентами знань, необхідних їм для розуміння хімічних та технологічних явищ, які лежать в основі перетворень процесів зварювання...
3866. Работа с листом. Выделение объектов 3.16 MB
  Работа с листом. Выделение объектов Ячейка, блок ячеек, строка, диапазон строк, столбец, диапазон столбцов, лист, книга - это основные объекты, с которыми работает пользователь Excel. Принцип робот с объектами одинаков для всех программ Windows: на...
3867. Запуск Excel. Основные понятия 830.33 KB
  Запуск Excel. Основные понятия Запустить электронную таблицу Excel можно из главного меню, пункт Программы. При частом обращении к этой программе удобно поместить ее ярлык на рабочий стол, и пользоваться им для запуска Excel. Кроме того, двойное щел...
3868. Моделирование решения уравнений в среде электронных таблиц MS Excel 74.9 KB
  Моделирование решения уравнений в среде электронных таблиц MS Excel Основная задача нашего сегодняшнего урока - это научиться решать уравнения различными методами, а также моделировать процесс решения определенного вида уравнений в зависимости от зн...
3869. Формулы в Microsoft Excel 407.37 KB
  Формулы в Microsoft Excel Общие сведения Excel - программируемый табличный калькулятор. Все расчеты в Excel выполняют формулы. Формулой Excel считает все, что начинается со знака "=". Если в ячейке написать просто "1+1", Excel не будет вычислять это...