Лабораторная работа. Лабораторная работа Измерение относительной влажности воздуха
 Скачать 269.15 Kb.
|
|
Лабораторная работа: «Измерение относительной влажности воздуха» Цель работы: изучение методов определения влажности воздуха. В работе используются: термометр, эфир, психрометр Августа. 1. Введение. Испарением (парообразованием) называют переход вещества из жидкого состояния в газообразное. Обратный переход вещества из газообразного состояния в жидкое называют конденсацией. Испарение происходит интенсивнее у тех жидкостей, у которых меньше силы притяжения между молекулами (т.н. летучие жидкости, например, эфир). Одновременно с испарением происходит процесс конденсации. Часть испарившихся молекул может приблизится к поверхности жидкости и, попав в сферу ее молекулярного действия, вновь перейти в жидкость. Также газ может конденсироваться в виде мелких капель, которые затем укрупняются и выпадают в жидкость. В начале испарения число молекул, вылетающих из жидкости, больше, чем число возвращающихся. Такой пар называется ненасыщенным (перегретым). По мере увеличения числа молекул над жидкостью, их возвращается все больше и больше. Наконец, при некотором придельном числе молекул над поверхностью количество вылетающих и возвращающихся молекул сравнивается, наступает состояние динамического равновесия. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным (насыщающим). При некоторых условиях пар может содержать больше молекул, чем в насыщенном состоянии. Такой пар называется перенасыщенным; это состояние нестабильно. Давление (или упругость) насыщенного пара P0 измеряется в [Па] или [мм. рт. ст]. Влажность воздуха. В воздухе всегда присутствуют пары воды. Давление воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара: Р = Рсух+ Рвод. Для количественной характеристики влажности воздуха пользуются понятиями абсолютной влажности, относительной влажности и дефицита влажности. Абсолютной влажностью воздуха называется физическая величина, численно равная массе водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха при данной температуре, т.е. плотность ρ = m/V водяного пара. Обычно абсолютную влажность выражают в [г/м3 ]. Ощущение человеком сухости или сырости воздуха связано не с абсолютной влажностью, а с относительной. Относительная влажность – это отношение плотности водяного пара ρ (абсолютной влажности) к плотности насыщенного пара ρ0 , находящегося при той же температуре. Относительную влажность чаще всего выражают в процентах: r = ρ/ρ0∙100%. Относительная влажность воздуха растет с понижением температуры, т.к. с понижением температуры абсолютная влажность ρ не меняется (масса испаренной воды остается прежней), а плотность ρ0 насыщенного пара уменьшается. Если содержащийся в воздухе водяной пар ненасыщенный, то при понижении температуры тот же пар может стать насыщенным. Определение влажности воздуха волосным гигрометром. При температуре выше минус 5 C для измерения влажности могут быть использованы волосной и пленочный гигрометры. Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении относительной влажности. Человеческий волос пронизан многочисленными порами, заполненные жировыми веществами и пигментом. Если путем соответствующей обработки удалить жировые вещества, то эти поры заполняются влагой. Определение влажности воздуха с помощью психрометров. Относительная влажность воздуха может быть определена по показаниям психрометра и психрометрическим таблицам. Наиболее часто используют психрометры Августа (стационарный психрометр) и психрометр Ассмана (вентиляционный, или аспирационный, психрометр). Принцип действия обоих психрометров одинаков. Каждый психрометр состоит из двух одинаковых термометров. Резервуар одного из термометров обмотан батистом и смачивается дистиллированной водой. Сухой термометр психрометра показывает температуру воздуха tC,а влажный (в случае, если водяной пар в воздухе не является насыщенным) – температуру tB, более низкую и зависящую от влажности окружающего воздуха. Разность температур (tC- tB) тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха. Разность температур сухого и влажного термометров пропорциональна разности давления насыщенного пара при температуре влажного термометра и давления водяного пара, находящегося в воздухе. Абсолютную влажность можно найти по психометрической формуле (формула Ренье): P = POB - AH(tC- tB), (4) где Р – абсолютная влажность воздуха, POB – давление насыщенного пара при температуре влажного термометра, tC – температура сухого термометра, tC – температура влажного термометра, Н – атмосферное давление в мм рт. ст., А – постоянная психрометра, зависящая от его конструкции и скорости обтекания воздухом резервуара влажного термометра. Скорость обтекания воздухом резервуаров сухого и влажного термометров должна быть одинакова. А  спирационный психрометр состоит из термометров 1 и 2 со шкалой до 500C, резервуар одного из них обмотан батистом. Оба термометра заключены в металлическую никелированную оправу 3. Резервуары термометра находятся в двойных металлических гильзах 4, что исключает влияние теплового излучения на показания термометров, если только оно не падает на прибор снизу. В головке прибора имеется вентилятор с часовым механизмом 5, обдувающий воздухом резервуары термометров с постоянной скоростью 2 м/с, благодаря чему экспозиция прибора всего 3–5 мин.2. Описание и порядок выполнения работы. Порядок работы с психрометром Августа. 1) Запомнить питатель дистиллированной водой. Фитиль из батиста не должен касаться стенок питателя. 2) Выдержав термометр не менее 5 минут снять показания сухого и влажного термометров. Вычислить разность их температур. 3) Определить относительную влажность среды по психометрической таблице. Если измеренная разность температур сухого и влажного термометров Δt отсутствует в психрометрической таблице, необходимо вычислить реальную относительную влажность. Пример. tC= +20,0 0С, tB= +16,50С.Разность температур Δt = 3,8 0С.По психрометрической таблице для ближайшей разности Δt = 3,5 0Сотносительная влажность r = 59%, а для разности Δt = 4,0 0С -r = 54%. Таким образом, при изменении Δtна 0,5 0Свлажность r изменится на 5 %. Тогда изменению Δtна 0,3 0Сбудет соответствовать изменение r на 3%. Отнимаем: 59%-3%=56% - для Δt = 3,8 0С. 4) Определить абсолютную влажность по формуле (4). 5) Рассчитайте погрешности измерений. 3. Контрольные вопросы. 1. Дайте определения: конденсация, испарение. Насыщенный, ненасыщенный, перенасыщенный пар. 2. Абсолютная влажность, относительная влажность, точка росы. Зависимость их от температуры. 3. Устройство и принцип действия психрометра. Как будет меняться психометрическая разность при понижении температуры воздуха, если абсолютная влажность остается неизменной? Почему? Завышает или занижает показания психрометр Aвгуста? |