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

115 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

19330. СТРУКТУРЫ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ 111 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 5 СТРУКТУРЫ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Характеристики систем памяти В любой ВМ вне зависимости от ее архитектуры программы и данные хранятся в памяти. Функции памяти обеспечиваются запоминающими устройствами ЗУ предназначенными для фиксации хране...
19331. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБ АЛУ 592 KB
  АК ЛЕКЦИЯ 8 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБ АЛУ АРИФМЕТИКОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО АЛУ одна из основных функциональных частей процессора осуществляющая непосредственное преобразование информации. Все операции выполняемые в АЛУ можно разделить на следующие группы: ...
19332. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ АУ 630.5 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 9 КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ АУ РУС Структура алу Обобщенная структурная схема АЛУ рис. 7.1 включает: блок регистров для приема и размещения операндов и результатов; операционный блок в котором осуществляется преобразование операндов в с
19333. АУ C ФИКСИРОВАННОЙ ЗАПЯТОЙ 425.5 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 10 АУ C ФИКСИРОВАННОЙ ЗАПЯТОЙ Базис целочисленных операционных устройств Для большинства современных ВМ общепринятым является такой формат с фиксированной запятой ФЗ когда запятая фиксируется справа от младшего разряда кода числа. По этой причине со...
19334. УСКОРЕНИЕ ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО УМНОЖЕНИЯ 195 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 11 УСКОРЕНИЕ ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО УМНОЖЕНИЯ Методы ускорения умножения можно условно разделить на аппаратные и логические. Те и другие требуют дополнительных затрат оборудования которые при использовании аппаратных методов возрастают с увеличением разряднос...
19335. УСКОРЕНИЕ ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО ДЕЛЕНИЯ. АУ ДЛЯ ЧИСЕЛ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙ 82.5 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 12 УСКОРЕНИЕ ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО ДЕЛЕНИЯ. АУ ДЛЯ ЧИСЕЛ С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАПЯТОЙ Ускорение целочисленного деления Следует отметить что операция деления предоставляет не слишком много путей для своей оптимизации по времени. Тем не менее определенные возможности ...
19336. УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКОЙ 181 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 13 УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКОЙ Функции центрального устройства управления Устройство управления УУ вычислительной машины реализует функции управления ходом вычислительного процесса обеспечивая автоматическое выполнение ком
19337. АДРЕСАЦИЯ МК. СТРУКТУРА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПАМЯТИ 177.5 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 14 АДРЕСАЦИЯ МК. СТРУКТУРА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПАМЯТИ Адресация микрокоманд При выполнении микропрограммы адрес очередной микрокоманды относится к одной из трех категорий: определяется кодом операции команды; является следующим по порядку адресом;
19338. ОРГАНИЗАЦИЯ ВНУТРИМАШИННОГО ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ 177.5 KB
  АК ЛЕКЦИЯ № 15 ОРГАНИЗАЦИЯ ВНУТРИМАШИННОГО ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ. Совокупность трактов объединяющих между собой основные устройства ВМ центральный процессор память и модули ввода/вывода образует структуру взаимосвязей вычислительной машины. Структур...