2020-05-21
254
Лабораторная работа
Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА»
Цель: освоить прием определения относительной влажности воздуха, основанный на использовании психрометра..
Теория.
В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды, которая испаряется с поверхности морей, рек, океанов и т.п.
Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным .
Влажность воздуха оказывает огромное влияние на многие процессы на Земле:на развитие флоры и фауны, на урожай сельхоз. культур, на продуктивность животноводства и т.д. Влажность воздуха имеет большое значение для здоровья людей, т.к. от неё зависит теплообмен организма человека с окружающей средой. При низкой влажности происходит быстрое испарение с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, что приводит к ухудшению состояния.
Значит, влажность воздуха надо уметь измерять. Для количественной оценки влажности воздуха используют понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность – величина, показывающая, какая масса паров воды находится в 1 м³ воздуха ( т.е. это плотность водяного пара ). Она равна парциальному давлению пара при данной температуре.
Парциальное давление пара – это давление, которое оказывал бы водяной пар, находящийся в воздухе, если бы все остальные газы отсутствовали.
Относительная влажность воздуха – это величина, показывающая, как далек пар от насыщения. Это отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара p 0 при той же температуре, выраженное в процентах:
Если воздух не содержит паров воды, то его абсолютная и относительная влажность равны 0. Предельное значение относительной влажности – 100%. Нормальной для человеческого организма считается влажность 60%.
Для измерения влажности воздуха используют приборы гигрометры и психрометры.
1. Конденсационный гигрометр. Состоит из укрепленной на подставке металлической круглой коробочки с отполированной плоской поверхностью. В коробочке сверху имеются два отверстия. Через одно из них в коробочку наливают эфир и вставляют термометр, а другое соединяют с резиновой грушей. Действие конденсационного гигрометра основано на определении точки росы.
Точка росы – это температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным.
Продувают воздух через эфир (с помощью резиновой груши), при этом эфир быстро испаряется и охлаждает коробочку. Слой водяного пара, находящийся вблизи поверхности коробочки, благодаря теплообмену тоже станет охлаждаться. При определенной температуре этот водяной пар начнет конденсироваться и на отполированной поверхности коробочки появляются капельки воды (роса). По термометру определяют эту температуру, это и будет точка росы. В таблице «Давление насыщенных паров и их плотность при различных температурах» по точке росы находят абсолютную влажность – соответствующую этой температуре плотность паров или их давление.
Давление насыщенных паров и их плотность при различных температурах
| t, 0С | р, Па | ρ*10-3, кг/м3 | t, 0С | р, Па | ρ*10-3, кг/м3 | t, 0С | р, Па | ρ*10-3, кг/м3 |
| - 5 | 401 | 3,24 | 6 | 933 | 7,30 | 17 | 1933 | 14,5 |
| - 4 | 437 | 3,51 | 7 | 1000 | 7,80 | 18 | 2066 | 15,4 |
| - 3 | 476 | 3,81 | 8 | 1066 | 8,30 | 19 | 2199 | 16,3 |
| - 2 | 517 | 4,13 | 9 | 1146 | 8,80 | 20 | 2333 | 17,3 |
| - 1 | 563 | 4,47 | 10 | 1226 | 9,40 | 21 | 2493 | 18,8 |
| 0 | 613 | 4,80 | 11 | 1306 | 10,0 | 22 | 2639 | 19,4 |
| 1 | 653 | 5,20 | 12 | 1399 | 10,7 | 23 | 2813 | 20,6 |
| 2 | 706 | 5,60 | 13 | 1492 | 11,4 | 24 | 2986 | 21,8 |
| 3 | 760 | 6,00 | 14 | 1599 | 12,1 | 25 | 3173 | 23,0 |
| 4 | 813 | 6,40 | 15 | 1706 | 12,8 | 26 | 3359 | 24,4 |
| 5 | 880 | 6,80 | 16 | 1813 | 13,6 | 27 | 3559 | 25,8 |
Чтобы найти относительную влажность, надо давление насыщенного пара при температуре точки росы разделить на давление насыщенного пара при температуре окружающего воздуха и умножить на 100%.
2. Волосной гигрометр. Его работа основана на том, что обезжиренный человеческий волос при увеличении влажности воздуха удлиняется, а при уменьшении влажности укорачивается. Волос оборачивают вокруг легкого блока, прикрепив один конец к раме, а к другому подвешивают груз. При изменении длины волоса указатель (стрелка), прикрепленный к блоку, будет двигаться, перемещаясь по шкале. Шкалу градуируют по эталонному прибору.
3. Психрометр. (от греч «психриа» - холод). Состоит из двух одинаковых термометров. Резервуар одного из них обернут марлей, опущенной в сосуд с водой. Вода смачивает марлю на резервуаре термометра и при её испарении он охлаждается. По разности температур сухого и влажного термометров по психрометрической таблице определяют влажность воздуха.
Ход работы.
Задание 1. Измерить влажность воздуха с помощью психрометра.
1. Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
| № опыта | tсухого, 0С | tвлажного, 0С | Δt, 0С | φ, % |
| 1 |
2. Рассмотреть устройство психрометра.
3. По показаниям сухого термометра измерить температуру воздуха tсухого в помещении.
4. Записать показания термометра, резервуар которого обмотан марлей tвлажного
5. Вычислить разность показаний термометров Δt = tсухого - tвлажного
6. По психрометрической таблице определить влажность воздуха φ
7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
8. Сделайте вывод о том, нормальная ли влажность воздуха в помещении.
9. Ответьте на контрольные вопросы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Почему при продувании воздуха через эфир, на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?
2. Почему показания «влажного» термометра меньше показаний «сухого» термометра?
3. Могут ли в ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров оказаться одинаковыми?
4. При каком условии разности показаний термометров наибольшая?
5. Может ли температура «влажного» термометра оказаться выше температуры «сухого» термометра?
6. Сухой и влажный термометр психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?
7. Каким может быть предельное значение относительной влажности воздуха?
