Относительная влажность воздуха

Лабораторная работа № 4
Определение влажности воздуха
Цель работы: научиться определять абсолютную и относительную
влажности воздуха психрометром Августа.
Оборудование: психрометр Августа, справочные таблицы
Краткая теория
Парообразование - процесс перехода жидкости в газообразное
состояние. Парообразование может происходить двумя путями:
- испарение (с поверхности жидкости при любой температуре);
- кипение (со всего объема жидкости при температуре кипения).
Пар – совокупность молекул, вылетающих из жидкости.
При испарении вырываются наиболее быстрые молекулы, средняя энергия
оставшихся молекул уменьшается, уменьшая тем самым температуру
жидкости.
Q  rm
(4.1)
Удельная теплота парообразования r – это количество теплоты,
необходимое для получения пара из жидкости массой 1 кг. Для воды
r  2,52  10 6
Дж
.
кг
Вследствие происходящего повсеместно в природе парообразования
атмосферный воздух содержит водяной пар. Пар бывает насыщенным и
ненасыщенным. Динамическое равновесие – состояние , при котором
количество вылетающих из жидкости молекул равно количеству
возвращающихся в нее обратно. Насыщенный пар - пар, находящийся в
динамическом равновесии со своей жидкостью. Концентрация молекул воды
в нем и производимое им давление будут максимальными, но они будут
зависеть от температуры. Чем выше температура, тем больше концентрация
молекул и выше давление пара.
Таблица 4.1. Зависимость максимальной упругости водяного пара и его
плотности от температуры.
t,
C
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
E
мм. рт.ст.
,
г/м
3
t,
C
0
E
мм. рт.ст.
 , г / м3
t,
C
0
E
мм. рт.ст.
 , г / м3
4,579
4,84
9,209
9,4
17,535
17,3
10
20
4,9
5,2
9,844
10
18,65
18,3
11
21
5,294
5,6
10,518
10,7
19,827
19,4
12
22
5,7
6
11,231
11,4
21,068
20,6
13
23
6,101
6,4
11,987
12,1
22,377
21,8
14
24
6,5
6,8
12,78
12,8
23,756
23
15
25
7,013
7,3
13,634
13,6
25,209
24,4
16
26
7,5
7,8
14,53
14,5
26,739
25,8
17
27
8,045
8,3
15,477
15,4
28,349
27,2
18
28
8,6
8,8
16,477
16,3
30,043
28,7
19
29
Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и
относительной влажностью.
Абсолютная влажность воздуха - физическая величина, численно
равная массе водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха при
данной температуре. Обычно абсолютную влажность выражают в г/м3 или
мм рт. ст. Так как плотность пара и его давления пропорциональны
абсолютной температуре, то часто абсолютную влажность называют
упругостью (парциальным давлением).
Ощущение сухости или сырости воздуха связано не с абсолютной
влажностью, а с относительной.
Относительная влажность воздуха - отношение абсолютной
влажности к ее максимальному значению при данной температуре.
Относительная влажность выражается в процентах.
f 

 100%
H
(4.2)
Уравнение Менделеева-Клапейрона имеет вид:
p V 
где
p
m
 R T
M
давление газа;
V  объем газа;
m  маса газа;
M  молярная масса газа;
R  универсальная газовая постоянная;
T  температура газа.
Значит, между плотностью и давлением газа существует зависимость

m pM

V
R  T , и относительную влажность воздуха можно определить по
формуле:
f 
где e 
Е
p
e
 100%   100%
pH
E
(4.3)
давление пара при данной температуре (абсолютная влажность
воздуха);
упругость насыщенного пара.
Точка росы – температура, при которой находящиеся в воздухе
водяные пары становятся насыщенными, т.е. если понижать температуру
воздуха, то при данной температуре пар станет насыщенным, а при
дальнейшем понижении температуры выпадет роса.
Дефицит влажности - разность между упругостью насыщенного
водяного пара Е и упругостью водяного пара, фактически имеющегося в
воздухе при той же температуре:
Д  Е е
(4.4)
Влажность воздуха может быть определена многими способами. В
нашей работе мы определяем ее при помощи стационарного психрометра
Августа.
Сущность психрометрического определения влажности воздуха
Психрометр представляет собой два одинаковых термометра,
укрепленных на штативе. Один из термометров "Б" является влажным.
Шарик этого термометра обтянут слоем батиста, который, как фитиль,
погружен в стаканчик с дистиллированной водой. Уровень воды должен
отстоять на 3 см от шарика термометра.
Рисунок 4.1 Психрометр
Если воздух содержит ненасыщенные пары, то показания влажного
термометра tB всегда будут ниже показаний сухого термометра tc , так как
вода, испаряясь, будет понижать его температуру. Разность температур (tC tB) подчиняется строгой закономерности, на основании которой составлены
психрометрические таблицы, по которым, зная tC и tB, можно найти все
параметры влажности воздуха.
Таблица 4.2. Психометрическая таблица
Показания
сухого
термометра,
0
С
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Разность показаний сухого и влажного термометров, 0С
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Относительная влажность, %
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
81
82
84
84
85
86
86
87
87
88
88
88
89
89
89
90
90
90
91
91
91
91
92
92
92
92
92
92
93
93
93
63
63
68
69
70
72
73
74
75
76
76
77
78
79
79
80
81
81
82
82
83
83
83
84
84
84
85
85
85
86
86
45
45
51
54
56
58
60
61
63
64
65
66
68
69
70
71
71
72
73
74
74
75
76
76
77
77
78
78
78
79
79
28
28
35
39
42
45
47
49
51
53
54
56
57
59
60
61
62
64
65
65
66
67
68
69
69
70
71
71
72
72
73
11
11
20
24
28
32
35
37
40
42
44
46
48
49
51
52
54
55
56
58
59
60
61
61
62
63
64
65
65
66
67
Выполнение работы
1. Заполним таблицу:
10
14
19
23
26
28
31
34
36
38
40
42
44
45
47
49
50
51
52
54
55
56
57
58
59
59
60
61
6
10
14
18
21
24
26
29
31
34
36
37
39
41
43
44
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
7
11
14
17
20
23
25
27
30
32
34
35
37
39
40
42
43
44
46
47
48
49
50
5
8
11
14
17
20
22
24
27
29
30
32
34
36
37
38
40
41
42
43
44
6
9
12
15
17
20
22
24
26
28
30
31
33
34
36
37
38
39
Показания термометров
tC ,0C
t В ,0С
Упругость
насыщенного пара
Е, мм.рт. ст.
Относительная
влажность воздуха
f, %
2. Вычислим абсолютную влажность по формуле:
e
f Е

100
мм.рт. ст.
3. По таблице 4.1 определим точку росы:
τ=
0
С
4. Вычислим дефицит влажности по формуле:
Д  Е е 
мм.рт. ст.
ВЫВОД:________________________________________________________
_______________________________________________________________
Вопросы для защиты работы:
1. Дайте определение парообразования. Назовите различия между кипением
и испарением.
2. Дайте определение насыщенного пара, сформулируйте его свойства.
3. Дайте определение абсолютной влажности воздуха. Укажите единицы ее
измерения.
4. Дайте определение относительной влажности воздуха. Укажите формулу
для вычисления и единицы измерения.
5. Дайте определение точки росы. Укажите единицы измерения.
6. Назовите прибор, используемый для измерения влажности воздуха, и
расскажите принцип его работы.
7. Укажите, какую роль играет влажность воздуха для живых организмов.
8. Решите задачу: В 4 м3воздуха при 160С содержится 40 г водяного пара.
Какова относительная влажность воздуха (в %)?
9. Решите задачу: Относительная влажность воздуха при 200С равна 58%.
При какой максимальной температуре выпадет роса?
10. Решите задачу: Сколько надо испарить воды в 1000 м3 воздуха,
относительная влажность которого 40% при 283 К, чтобы увлажнить его до
60% при 290 К?
11. Решите задачу: Температура воздушной среды в сушильной камере равна
150С, относительная влажность 75%. Какой стала относительная влажность
воздуха, если в результате загрузки в камеру колбасных батонов температура
упала до 120С? Найти изменение количества водяных паров в 1 м3.
Дата защиты___________________
Начисленные баллы___________________
Подпись преподавателя____________________