3.9. Опр. влажности воздуха

Министерство образования и науки Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет

Кафедра общей физики

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 3.9

Определение влажности воздуха

Владивосток

2013

Цель работы: Изучение процессов парообразования и конденсации, ознакомление с методами измерения влажности, измерение влажности воздуха.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Влажность воздуха определяется количеством паров воды, заключённых в нём. Она подразделяется на абсолютную, максимальную и относительную.

1. Абсолютная влажность. Под абсолютной влажностью понимают количество паров воды в граммах, заключённое в 1м³ воздуха, при данной температуре.

Кроме того, абсолютную влажность можно определить через давление водяного пара. В этом случае под абсолютной влажностью понимается давление водяных паров в составе воздуха, выраженное в мм ртутного столба, при данной температуре. По закону Дальтона, каждый газ в смеси газов имеет своё парциальное давление, а общее давление всей смеси равно сумме отдельных парциальных давлений:

Р=Р₁+Р₂+Р₃+...+Р_n

Воздух - это смесь газов, и водяные пары являются одним из компонентов смеси. Они обладают своим парциальным давлением (упругостью). Это давление и будет абсолютной влажностью.

2. Максимальная влажность. Под максимальной влажностью понимается количество водяного пара в граммах в 1м³ воздуха, максимально возможное при данной температуре. Или: это давление насыщенного водяного пара при данной температуре воздуха. Это можно пояснить следующим образом. Воздух не может содержать в себе сколько угодно водяного пара. Если пара в воздухе будет слишком много, то пар может из него выпадать в виде воды (дождя, росы). Это явление называется конденсацией пара, а сам пар в этот момент будет насыщенным (пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью). Но выпадение (конденсация) пара зависит не только от количества пара в воздухе, но и от температуры, а именно, чем ниже температура воздуха, тем меньше пара он может удержать в себе и тем скорее наступает конденсация. И наоборот, чем выше температура, тем больше пара удерживает в себе воздух и тем выше давление этого пара. Может быть и так, что пара в воздухе сравнительно много, но до конденсации ещё далеко, так как температура воздуха высока. Нужно учитывать количество пара в воздухе, чтоб вызвать конденсацию при данной температуре.

3. Относительная влажность. Из изложенного выше вытекает, что одной абсолютной влажности недостаточно для характеристики влажности воздуха. Степень насыщенности его водяными парами характеризуется относительной влажностью. Относительной влажностью называется отношение давления водяного пара в воздухе к максимально возможному давлению его при данной температуре, т.е., отношение абсолютной влажности к максимальной. Относительная влажность выражается в процентах:

f = х100%

Приборы для измерения влажности воздуха

1. Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных на одном штативе. Шарик с ртутью одного из термометров обвязан батистом, конец которого погружён в воду. Благодаря испарению воды с батиста, облегающего шарик «влажного» термометра, последний показывает температуру более низкую, чем соседний «сухой» термометр. Чем меньше влажность окружающего воздуха, тем интенсивнее будет испарение и тем ниже будет показание «влажного» термометра. Отсчёт по двум термометрам даст разность, которая и будет характеризовать имеющуюся влажность воздуха.

С помощью этой разности температур в «психрометрической таблице» находится значение относительной влажности в процентах.

2. Гигрометр Ламбрехта. В этом приборе определяют точку росы (температуру, при которой водяной пар становится насыщенным) при помощи охлаждения испаряющимся медицинским эфиром металлической зеркальной стенки.

Для более точного определения начала конденсации стенка окружена кольцом с такой же поверхностью, но не подвергающейся охлаждению. Эфир наливают в резервуар. В него вставляют через имеющееся отверстие термометр, через другое отверстие эфир продувается воздухом, ускоряющим испарение эфира. Воздух нагнетается в резервуар при помощи насоса-груши (смотри прибор). Подавая в гигрометр насосом непрерывную струю воздуха, наблюдают одновременно за состоянием поверхности и замечают t₁, при которой зеркальная поверхность начинает покрываться мельчайшими капельками конденсирующейся влаги (т.е. запотевать, тускнеть), в то время как кольцо, окружающее охлаждаемую поверхность, остается зеркальным. После этого несколько ослабляют струю воздуха, температура эфира начинает повышаться, и запотевшая поверхность вновь становится блестящей. При этом замечают t₂ – начала исчезновения росы и затем усиливают накачивание воздуха, чтоб вновь вызвать появление росы на поверхности. Несколькими такими ослаблениями и усилениями струи воздуха достигают того, что отсчитываемые температуры появления и исчезновения росы становятся довольно близкими между собой.

Тогда эти две температуры можно усреднить: t =

Пользуясь таблицами, по величине t определяют значения абсолютной и максимальной влажности. Поделив найденную абсолютную влажность на максимальную, получают относительную влажность

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Определите температуру, пользуясь психрометром Августа:

а) температура воздуха по сухому термометру:

t_c = ^oC

б) температура воздуха по «влажному» термометру:

t_в = ^оС

2.Найдите разность температур:

Δt = ^оС

3. Найдите относительную влажность воздуха пользуясь психрометрической таблицей: f = %

4. Найдите максимальную влажность по таблице «Давление насыщенных паров воздуха»: Р_max = мм рт.ст.

5. Найдите абсолютную влажность: P =

ЛИТЕРАТУРА.

1. Савельев И.В. Курс общей физики Т.1.- М.: Наука, 2006г. и послед. изд.

2. Трофимова Т.И. Курс физики.-М.: В.ш. 2002г. и после. изд.

3. Кикоин А.К. , Кикоин И.К. Молекулярная физика.-М.: Наука, переиз. 2000

4. Лабораторный практикум по физике /Под ред.А.С.Ахматова.-М,: В.ш., 1980г.

5. Суханова В.К., Суханов В.П., Плотникова О.В. Физические основы контроля качества изделий. Изд. ТГЭУ,2001г. и послед. изд.

5