определение влажности воздуха

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Т – 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
ПСИХРОМЕТРОМ АВГУСТА И ЗЕРКАЛЬНЫМ
ГИГРОМЕТРОМ
Оборудование: психрометр Августа, барометр, зеркальный
гигрометр, термометр, пипетка.
Абсолютной влажностью e называется масса пара в единице объема
воздуха или парциальное давление водяных паров при данной
температуре. Относительной влажностью r называется отношение
абсолютной влажности e к давлению насыщенных паров E при данной
температуре, выраженное в процентах:
r
e
 100 % .
E
(1)
I. Психрометр Августа является удобным и точным прибором для
определения влажности воздуха. Он состоит из двух термометров, один
из которых сухой, другой – влажный. Влажным термометр становится от
того, что его конец обернут марлей, опущенной в воду.
Определение влажности основано на сравнении показаний сухого t1
и смоченного t2 термометров. Так как с поверхности резервуара
смоченного термометра происходит испарение воды, то его температура
будет ниже, чем сухого. Причем разность между показаниями
термометров будет тем больше, чем меньше влажность воздуха, так как
при малой влажности испарение происходит более интенсивно и
показания влажного термометра будут меньшими. Понижение
температуры смоченного термометра продолжается до тех пор, пока не
наступит равновесие, при котором на испарение будет уходить столько
тепла, сколько будет приходить из окружающей среды.
Для небольших разностей температур количество тепла, полученное
резервуаром смоченного термометра, пропорционально поверхности
резервуара S, разности температур t1-t2 и времени , в течение которого
происходит получение тепла, т.е.:
Q1  k  S  (t1  t 2 )  τ .
(2)
Количество тепла Q2, отдаваемое смоченным термометром,
пропорционально скорости испарения  и времени , следовательно,
1
скорость испарения зависит от дефицита влажности окружающего воздуха
и его динамического состояния. Скорость испарения определяется:
υ
C1  S
( E 2  e) ,
H
(3)
где S – поверхность испарения, H – атмосферное давление, E2 –
давление насыщенных паров при температуре испаряющейся жидкости,
e – парциальное давление паров, находящихся в воздухе, C1 –
коэффициент пропорциональности, зависящий от динамического
состояния воздуха.
При равновесии Q1 = Q2 получаем:
k  S  (t1  t 2 )  τ  k
C1
 ( E 2  e) τ ,
H
(4)
где k-коэффициент пропорциональности.
1
, обозначенное A, называется постоянной
C1
психрометра и имеет значение A = 6,620·10-4 град-1. Подставив значение
A в уравнение (4), определим абсолютную влажность:
Отношение
e  E2  A  (t1  t 2 )  H .
(5)
Тогда относительная влажность определится по формуле:
r
e
 100 % ,
E1
(6)
где E1 – давление насыщенных паров при данной температуре.
II. Зеркальный гигрометр представляет собой коробочку, одна из
поверхностей которой зеркальная и окружена таким же зеркальным
ободком. В коробочку заливается эфир, который быстро испаряется за
счет продувания воздуха. При этом температура коробочки понижается и
ее зеркальная поверхность покрывается мельчайшими капельками воды
(запотевает) – “выпадает роса”. Температура, при которой водяные пары,
находящиеся в воздухе, становятся насыщенными, т.е. “выпадает роса”,
называется точкой росы. Чем меньше влажность, тем ниже точка росы.
Давление насыщенных паров при точке росы, определяемое по таблице,
дает значение абсолютной влажности e. Относительная влажность может
быть определена по уравнению (6).
2
ЗАДАНИЕ И ОТЧЕТНОСТЬ
I.
1. Резервуар первого термометра психрометра, обернутый
батистом, смочите дистиллированной водой при помощи пипетки.
Приведите в движение продувной механизм психрометра.
2. Следите за понижением температуры влажного термометра. Когда
понижение температуры прекратится, запишите показания сухого и
влажного термометров.
3. Определите по барометру атмосферное давление.
4. По температуре влажного термометра из таблицы 1 найдите
значение E2. По формуле (5) определите абсолютную влажность e.
5. По температуре сухого термометра из таблицы 1 определите E1.
Относительную влажность r определите по формуле (6).
6. Вычислите разность температур сухого и влажного термометров
t1-t2. По психрометрической таблице 2, где по горизонтали показана
температура влажного термометра, а по вертикали – разность температур,
определите относительную влажность. Сравните с данными п. 5.
II.
1. В зеркальный гигрометр при помощи пипетки залейте эфир (2–
3 мл) и продуйте воздух насосом. Определите точку росы –
температуру, при которой зеркальная поверхность “запотевает”.
2. По таблице 1 давления насыщенных паров найдите e, по
формуле (6) определите относительную влажность.
3. Сравните данные вычислений относительной влажности I и II.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое абсолютная и относительная влажность? Единицы
измерения.
2. Сформулируйте закон Дальтона.
3. Точка росы и принцип измерения влажности конденсационным
гигрометром.
4. Испарение с точки зрения молекулярно-кинетической теории.
5. Значение влажности воздуха для жизнедеятельности организма.
6. Решите задачу: термометр зеркального гигрометра показывает
температуру 8,4°C в тот момент, когда он запотевает. Определите
относительную влажность воздуха, если температура воздуха 16,6°С.
3
Таблица 1
ТАБЛИЦА ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ ВОДЫ, ММ РТ. СТ.
С
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
0.0
6.54
7.01
7.51
8.05
8.61
9.21
9.85
10.52
11.23
11.99
12.79
13.64
14.53
15.48
16.48
17.54
18.66
19.83
21.07
22.38
23.76
0.1
6.59
7.06
7.57
8.10
8.67
9.27
9.91
10.59
11.31
12.07
12.87
13.72
14.63
15.58
16.59
17.65
18.77
19.95
21.20
22.52
23.91
0.2
6.64
7.11
7.62
8.16
8.73
9.33
9.98
10.66
11.38
12.15
12.96
13.81
14.72
15.68
16.69
17.76
18.89
20.08
21.33
22.65
24.05
Десятые доли градусов
0.3
0.4
0.5
0.6
6.68
6.73
6.78
6.82
7.16
7.21
7.26
7.31
7.67
7.72
7.78
7.83
8.21
8.27
8.32
8.38
8.79
8.85
8.91
8.97
9.40
9.46
9.52
9.59
10.04 10.11 10.18 10.25
10.73 10.80 10.87 10.94
11.46 11.53 11.61 11.68
12.23 12.30 12.38 12.46
13.04 13.12 13.21 13.29
13.90 13.99 14.08 14.17
14.81 14.91 15.00 15.10
15.78 15.87 15.97 16.07
16.79 16.90 17.00 17.11
17.87 17.98 18.09 18.20
19.00 19.12 19.24 19.35
20.20 20.32 20.45 20.57
21.46 21.59 21.72 21.85
22.79 22.93 22.07 23.20
24.19 24.34 24.48 24.63
0.7
6.87
7.36
7.88
8.44
9.03
9.65
10.31
11.02
11.76
12.55
13.38
14.26
15.19
16.18
17.22
18.31
19.47
20.70
21.98
23.34
24.77
0.8
6.92
7.41
7.94
8.50
9.09
9.72
10.38
11.09
11.84
12.63
13.46
14.35
15.29
16.28
17.32
18.43
19.59
20.82
22.12
23.48
24.92
0.9
6.97
7.46
7.99
8.55
9.15
9.78
10.45
11.16
11.91
12.71
13.55
14.44
15.38
16.38
17.43
18.54
19.71
20.95
22.25
23.62
25.07
Таблица 2
ПСИХРОМЕТРИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Разность показаний сухого и влажного термометров
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
90
90
90
90
91
91
92
92
92
93
94
94
94
94
81
82
83
83
84
85
85
86
86
86
87
88
88
88
73
74
75
76
77
78
78
79
80
81
82
82
82
83
64
66
67
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
78
57
59
61
63
64
65
66
67
68
70
71
72
73
73
50
52
57
56
57
59
61
62
63
65
66
67
68
69
43
45
47
49
51
54
56
57
58
60
61
62
63
64
36
39
42
44
46
48
50
52
54
55
57
58
59
61
31
33
35
39
41
43
45
47
49
51
53
55
56
57
26
29
31
34
36
39
41
43
45
47
48
50
52
57
20
23
26
29
32
34
35
39
41
43
45
47
48
50
16
19
23
26
28
30
33
35
37
39
41
43
44
46
11
16
18
21
24
27
29
31
33
35
38
40
42
43
7
11
14
17
20
23
26
28
30
32
34
36
38
40
3
7
10
13
16
19
22
25
27
29
31
33
35
37
10
14
17
19
22
25
27
28
30
32
34
4
Продолжение таблицы 2
Разность показаний сухого и влажного термометров
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
94
94
95
95
95
95
95
95
95
96
96
89
89
90
90
90
91
91
91
91
91
92
83
84
84
84
85
85
86
86
87
87
88
79
80
80
81
81
82
82
83
83
83
84
74
75
75
76
76
77
78
79
79
80
80
70
71
72
73
74
74
75
75
76
76
77
66
67
67
68
69
70
71
71
72
72
73
62
63
64
65
66
66
67
68
69
69
70
58
59
60
61
62
63
64
65
65
66
67
54
55
57
58
59
60
61
62
63
63
64
51
52
53
54
56
57
58
59
60
61
62
47
49
50
52
53
54
55
56
57
58
59
45
46
48
49
50
51
53
54
55
56
56
41
43
44
46
47
48
49
51
52
53
53
36
41
42
44
45
46
47
49
50
51
52
30
37
39
40
42
43
44
46
47
48
49
РАСЧЕТЫ И ВЫВОДЫ
5