Приборы для измерения влажности воздуха. Реферат измерение влажности воздуха

Измерение влажности воздуха | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Издавна было подмечено, что длина обезжиренных волос зави­сит от влажности воздуха — чем она выше, тем больше удлиняется волос. Проградуировав таким об­разом шкалу прибора в зависимос­ти от влажности воздуха, можно получить простейший волосяной гигрометр. В современных волося­ных гигрометрах используют кап­роновую нить, которая имеет та­кие же свойства. К сожалению, точ­ность волосяных гигрометров не­высока, и поэтому их применяют, как правило, в бытовых измере­ниях или в сувенирной продукции.

Рис. 3.6. Конденсационный гигрометр

Определение влажности возду­ха по точке росы положено в ос­нову принципа действия конден­сационного гигрометра (рис. 3.6). Он состоит из металлической ка­меры, поверхность одной грани ко­торой зеркальная. У камеры есть три отверстия — одно для термо­метра и два для продувки сквозь него воздуха. Камеру до полови­ны заполняют легко испаряющей­ся жидкостью, например эфиром. Чтобы ускорить его испарение, сквозь него с помощью резино­вой груши продувают воздух.

Интенсивное испарение жидкос­ти вызывает быстрое ее охлажде­ние. Воздух возле самой камеры также охлаждается и при опреде­ленной температуре водяной пар, у зеркальной поверхности камеры становится насыщенным. Поскольку в этот момент водяной пар начи­нает конденсироваться, на зеркаль­ной поверхности гигрометра об­разуется роса и она тускнеет. Тем­пература tр, при которой это про­исходит, называется точкой росы. Ее фиксируют с помощью термо­метра, вставленного в камеру ги­грометра.

Рис. 3.7. Психрометр

Таблица 1. Давление и плотность насыщен­ного водяного пара

По точке росы в таблице 1 на­ходят давление насыщенного во­дяного пара, который равен его парциальному давлению p при данной температуре t в комнате. Найдя по этой же таблице дав­ление насыщенного водяного пара рн при комнатной температуре t, по формуле вычисляют от­носительную влажность воздуха:

φ = (p / pн) • 100%.

Достаточно точно относитель­ную влажность воздуха измеряют также с помощью психрометра (рис. 3.7) — прибора, состоящего из двух одинаковых термометров, один из которых обмотан влажной легкой тканью (ситцем или мар­лей). Если водяной пар в воздухе ненасыщенный (то есть φ < 100%), то вода из ткани будет испарять­ся и показания «влажного» тер­мометра будут ниже, чем сухого. Ведь чем интенсивнее испаряется вода, то есть чем менее насыщен воздух водяным паром, тем ниже показания «влажного» термометра. По разнице их показаний мож­но характеризовать относительную влажность воздуха. С этой целью составляют так называемую пси­хрометрическую таблицу, с помо­щью которой находят конкретные значения относительной влажности воздуха (такая таблица приводится в справочниках или в сборни­ках задач).

• Решебник лабораторная работа по физике измерение влажности воздуха

• Приборы для измерения влажности воздуха доклад по физике

• Молекулярная физика конспект

worldofschool.ru

Приборы для измерения влажности воздуха.

Для измерения влажности применяется психрометры, которые состоят из двух ртутных термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра окутан марлей или другой гигроскопической материей, конец которой опущен в воду. За счет испарения влаги температура на влажном термометре понижается. Отличие в показаниях влажного и сухого термометров тем больше чем меньше относительная влажность и обусловлено отводом тепла от влажного термометра за счет испарения влаги. Только при относительной влажности равной 100% показания термометров совпадают. Относительную влажность определяют по выведенным формулам пересчета или номограмме, зная показания холодного и влажного термометров.

Рис. 2.2.2. Приборы для измерения параметров микроклимата

а — термограф: 1.— барабан; 2 —указатель; 3 — пластина биметаллическая;  б — психрометр Августа: 1 — «сухой» термометр; 2 — «влажный»  термометр;  3 — марля; 4 — кювета с водой; в — аспирационный психрометр;  г — чашечный анемометр. Для прямого определения относительной влажности используют гигрометры, принцип работы которых основан на способности человеческого волоса, изменять свою длину во влажном и сухом воздухе. Для регистрации изменения относительной влажности во времени используют самопишущие приборы и гигрографы.

Рис. 2.2.3. Термоанемометр:

1 – датчик; 2 – термопара; 3 – реостат; 4 – батарея нагрева; 5 –гальванометр.

Приборы для измерения скорости движения воздуха.

Замер скорости движения воздуха проводят различными видами анемометров: крыльчатыми, типа АСО-3 (скорость потока от 0,3 до 0,5 м/с), чашечными, типа МС-13 и индукционными, типа АРН-49 (скорость в пределах 1-20 м/с), термоанемометрами и кататермометрами (скорость не больше 0,5м/с). Термоанемометры позволяют измерять незначительные колебания потоков воздуха и температуры по объему помещения. Для измерения интенсивности теплового излучения используют актинометры и радиометры. Измерение абсолютного давления воздуха производится барометрами и барографами. Барометры могут быть по принципу действия: ртутные, пружинные и специальные анероиды.

Параметры микроклимата оцениваются:

-как оптимальные, если средние значения и результаты не менее 2/3 измерений находятся в пределах оптимальных величин; -как допустимые, если средние значения и результаты не менее 2/3 измерений находятся в пределах допустимых величин; -как несоответствующие, если средние значения и результаты более 2/3 измерений не соответствуют допустимым.

Комплексную оценку состояния микроклимата при изменяющихся одновременно параметрах производят по величине эквивалентно-эффективной температуры.Эквивалентно-эффективная температура – это такая температура воздуха, которая соответствует определенному сочетанию трех параметров микроклимата. Их сочетание может создавать комфортные или дискомфортные микроклиматические условия, которые ведут к перегреву или переохлаждению организма. Оценить метеорологические условия можно по температуре сухого и влажного термометров и по скорости движения воздуха, используя номограмму для рабочей зоны производственных помещений (рис 2.2.4.). В настоящее время установлены диапазоны возможных сочетаний температуры и скорости движения воздуха в производственных помещениях в теплый период для различной производственной одежды. При повышении температуры воздуха от26 до 280С скорость воздуха должна увеличиться от 0,5 до 3м/с. Но всегда можно подобрать скорость движения воздуха и его относительную влажность, когда сочетание трех параметров составляет комфортные условия при данной температуре. Предметом дальнейших исследований по созданию комфортных микроклиматических условий - определение верхних и нижних пределов значений параметров микроклимата, что позволит обеспечить не только безопасность труда, но и сэкономить энергоресурсы на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха рабочих зон.

Рис.2.2.4. Номограмма микроклиматических параметров рабочей зоны

studfiles.net

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

На данном уроке будет введено понятие абсолютной и относительной влажности воздуха, будут обсуждаться термины и величины, связанные с этими понятиями: насыщенный пар, точка росы, приборы для измерения влажности. В ходе урока мы познакомимся с таблицами плотности и давления насыщенного пара и психрометрической таблицей.

Тема: Агрегатные состояния вещества

Урок: Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет являться насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью. Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром.

Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет.

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха – содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос, почему же понятие влажности является важным для рассмотрения, и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 1). Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот. В среднем же, можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 1. (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую взаимосвязан с температурой и влажностью окружающей среды: при высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции; при низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток, ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Чем же характеризуется влажность воздуха? Эта величина, прежде всего, характеризуется плотностью водяного пара, который в нем содержится. Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов и в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.

Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначениеабсолютной влажности:  (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измеренияабсолютной влажности:  (в СИ) или  (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности:

Обозначения:

 масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

 объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к. дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами. Оказывается, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Для описания такого восприятия введена такая величина как относительная влажность.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая, насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности: .

Единицы измеренияотносительной влажности: %.

Формула вычисления относительной влажности:

Обозначения:

 плотность водяного пара (абсолютная влажность),  (в СИ) или ;

 плотность насыщенного водяного пара при данной температуре,  (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину. Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр (рис. 2) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 2. Конденсационный гигрометр. (Источник)

Внутрь емкости прибора (увеличена на рисунке 2 в разрезе) наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, внутрь вставляется термометр (6), и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух. В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара). В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которую занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы. Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара. Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros влажный и metreo измеряю).

Волосной гигрометр (рис. 3) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например, человеческий.

Рис. 3. Волосной гигрометр. (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – холодный) (рис. 4).

Рис. 4. Психрометр. (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора. С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр начнет показывать температуру точки росы. Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица. С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха. Однако, даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом: если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая, если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией, и воздух сухой, а влажность низкая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Таблица давления (в мм. рт. ст.) и плотности насыщенного пара (в ) в зависимости от температуры

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Психрометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается. Важно уметь регулировать эти явления, например, при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Академик (Источник).
2. Интернет-портал Baroma.ru (Источник).
3. Энциклопедия физики и техники (Источник).
4. YouTube (Источник).

Домашнее задание

1. Стр. 48: вопросы № 1–5. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70%. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

mirror.vsibiri.info

Смотрите также

• 
  Реферат золотой век афин
• 
  Расстройства памяти психология реферат
• 
  Принципы противодействия коррупции реферат
• 
  Охота на медведя реферат
• 
  История развития травматологии реферат
• 
  Внутреннее устройство компьютера реферат
• 
  Реферат питание спортсменов кратко
• 
  Реферат кофе чай какао
• 
  Экологическая проблема мусор реферат
• 
  Шаталов в ф реферат
• 
  Факторы народного воспитания реферат