2 Метод Определение постоянной психрометра Ассмана

Метод психрометра основан на зависимости между скоростью испарения воды и влажностью окружающего воздуха.

Главный элемент психрометра - два одинаковых термометра. Резервуар первого термометра - сухой, резервуар другого - влажный, т.к. обернут тонкой влажной тканью. Оба термометра находятся в одном стационарном воздушном потоке. Благодаря испарению воды с ткан термометра 2 его резервуар непрерывно охлаждается, поэтому термометр 2 показывает температуру ниже, чем термометр 1. Чем суше воздух, тем сильнее испаряется вода, тем ниже температура влажного термометра по сравнению с сухим.

Испарение воды с тканевого слоя в воздухе - довольно сложный процесс. Но приближенно его удается описать количественно.

2. Теория метода. В 1803 г. Джон Дальтон опытным путем установил, что скорость растворения газа в жидкости пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью (закон Дальтона).

Этот закон справедлив и для обратного процесса. Скорость выхода газа из жидкости пропорциональна разности равновесного и существующего давлений.

Применительно к испарению равновесное давление - это давление насыщенных паров р_нас при температуре испаряющейся воды. Существующее давление р - это давление паров воды в воздухе. Масса воды m, испаряющейся с резервуара влажного термометра 2 в единицу времени, равна .

Здесь S - поверхность испарения, р₀ - атмосферное давление,  - коэффициент.

Для испарения этой массы воды необходима теплота

,

где  - удельная теплота испарения воды.

Этот тепловой поток поступает из окружающего воздуха. Он тем больше, чем больше разность температур между обменивающимися теплом телами,

.

Здесь t₁ - температура воздуха (по сухому термометру), t₂ -температура испаряющейся воды (по влажному термометру), b - коэффициент.

Из равенства потоков Q и Q₁ находим давление паров в воздухе p.

.

Комбинация коэффициентов b/ = A есть постоянная психометра. Она зависит от конструктивных особенностей прибора.

Определение постоянной психрометра А и есть содержание данной части работы.

3. Психрометр Ассмана представляет собой конструкцию с двумя термометрами 1 и 2 и механизмом принудительной вентиляции 3 (рис. 4 и 5).

На резервуар термометра 2 надет футляр из тонкой ткани 5, который перед началом измерений смачивается водой.

Пружина вентилятора заводится ручкой 4. Исследуемый воздух втягивается через трубки, в которых находятся резервуары термометров 1 и 2, проходит через центральную трубу 6 и затем выбрасывается наружу.

Наличие принудительной вентиляции делает работу прибора стабильной и независящей от ветра или сквозняков. Поэтому психрометр Ассмана может применяться как в помещении, так и в полевых условиях.

4. Ход работы. а. Снять психрометр с кронштейна, внимательно рассмотреть его. Сделав несколько оборотов ключом 4, убедиться в исправности вентилятора.

б. Внимательно изучить шкалу термометров. Определить ее цену деления. Заглянуть во входные трубки и убедиться в том, что резервуар одного термометра чистый и сухой, а резервуар другого - покрыт тканевым чехлом.

в. Набрать в глазную пипетку дистиллированной воды и капнуть несколько капель на тканевый футляр. Попадание влаги на резервуар другого термометра недопустимо.

г. Ключом 4 осторожно завести пружину вентилятора и повесить психрометр на кронштейн. После того, как показания термометров стабилизируются, сделать отсчет температур t₁ и t₂

д. Определить по лабораторному барометру атмосферное давление р₀. (В лаборатории имеется барометр, шкала которого проградуирована в Паскалях). Найти давление насыщенных паров р при температуре влажного термометра 1.

д. Давление паров воды в воздухе р используется из задания 1.

е. Подставить все числа в формулу (1). Вычислить постоянную психрометра А.

. (1)