Виконав:
Тіньков А.Ю.
Група 803001207
Перевірила: Альохіна Т. М.
Оцінка: _______
Звіт з лабораторної роботи з фізики
"Визначення вологості повітря психрометричним методом"
Контрольні питання:
1) Що таке абсолютна вологістьповітря? У яких одиницях вона вимірюється? Що таке відносна вологість?
Абсолютна вологість повітря- Величина, чисельно рівна масіводяної пари, що міститься в одиниці об'єму повітря при даній температурі. Вимірюється зазвичай у г/м 3 .
Відносна вологість(Визначення 1) - величина, що характеризує ступінь насиченості повітря водяною парою. Це відношення парціального тиску пари, що знаходяться в повітрі при даній температурі до того тиску водяної пари, яке насичує повітря при такій же температурі.
Відносна вологість(визначення 2) - відношення кількості водяної пари до кількості водяної пари, яку повітря може містити при даній температурі.
2) Назвіть методи визначення вологості повітря. Який із них є більш точним?
Існує кілька методів визначення абсолютної і відносної вологостіповітря. До приладів, за допомогою яких вимірюють вологість, відносяться гігрометри та психрометри.
Для визначення вологості повітря психрометричним способом частіше використовують психрометр Августа та психрометр Ассмана, принцип дії яких однаковий.
3) Принцип дії психрометра Ассмана.
Найпростіший психрометр і двох спиртових термометрів, один - звичайний сухий термометр, а другий має пристрій зволоження. Термометри мають градуювання із ціною розподілу 0,1-0,5 градуса. Термодатчик вологого термометра обернутий батистом, який знаходиться у посудині з водою. Внаслідок випаровування вологи, зволожений термометр охолоджується. Для визначення відносної вологості знімають показання з сухого та вологого термометрів, а далі використовують психометричну таблицю. Зазвичай вхідними величинами в Психометричній таблиці є показання сухого термометра та різниця температур сухого та вологого термометрів. У конструкції приладу для зручності користування може включатися психометрична таблиця. Також може включатися вентилятор для аспірації повітря біля вологого термометра. У цьому швидкість аспірації невелика, зазвичай 0,5-1 м/с. На показання психрометра впливає також і атмосферний тиск, тому для точних вимірювань, у разі відхилення атмосферного тиску від номінального, до результатів психометричної таблиці додають поправку.
4) Назвіть суть психрометричного способу визначення вологості повітря.
Заснований на вимірі різниці температур сухого та вологого термометрів за допомогою психрометрів Августа та Ассмана. Психрометр Августа і двох однакових ртутних термометрів із ціною розподілу 0, 2 З, укріплених поруч. Ртутний резервуар одного з них щільно обернений шматочком батиста або марлі, опущеним у посудину з чистою водою. З поверхні тканини вода випаровується тим легше, що менше в повітрі вологи. По різниці показань двох термометрів знаходять відносну вологість повітря, використовуючи психрометричні таблиці, що додаються до приладу.
5) Що таке точка роси?
Температура точки роси газу (точка роси) - це значення температури газу, нижче якої водяна пара, що міститься в газі, що охолоджується ізобарично, стає насиченим над плоскою поверхнею води.
6) Назвіть формулу (7) та визначте розмірність постійної психрометра.
P = P H - A (t - t 1) H
Розмірність постійного застосовуваного приладу знаходиться за формулою:
Хід роботи:
Дотримуючись вказаних у роботі правил, зробив змочування водою батиста, яким обернуть балончик одного з термометрів психрометра. Ввімкнув у мережу вентилятор. Прослідкувавши показання змоченого термометра встановив показання температури t 1 (=16°C). Встановив показ сухого термометра t (=24°C).
Вирахувавши різницю температур сухого та змоченого термометра (t - t 1) по психрометричній таблиці знайшов відносну вологість повітря:
Знаючи температуру навколишнього повітря t (=24°C), знайшов величину тиску P 0 (=22,4) насиченої водяної пари при цій температурі за відповідною таблицею, і за формулою (2) знайшов абсолютну вологість повітря:
P отн = P 0 * r / 100 = 9,4 мм.
Абсолютну вологість повітря визначив за формулою (8):
P абс = P н - 0,000662 (t - t 1) * H = 9,6 мм.рт.ст.
Таблиця даних:
|
P отн (мм) |
Н (мм.рт.ст.) |
Р абс (мм) |
||||
Водяна пара в атмосфері. Водяна пара в повітрі, незважаючи на величезні поверхні океанів, морів, озер і річок, далеко не завжди є насиченою. Переміщення повітряних мас призводить до того, що в одних місцях нашої планети зараз випаровування води переважає над конденсацією, а в інших, навпаки, переважає конденсація. Але в повітрі майже завжди є кілька водяної пари.
Зміст водяної пари в повітрі, тобто її вологість, можна характеризувати кількома величинами.
Щільність водяної пари в повітрі називається абсолютною вологістю. Абсолютна вологість вимірюється, отже, в кілограмах на кубічний метр (кг/м 3 ).
Парціальний тиск водяної пари.Атмосферне повітря є сумішшю різних газів і водяної пари. Кожен із газів робить свій внесок у сумарний тиск, що виробляється повітрям на ті, що знаходяться в ньому. Тиск, який виробляв би водяну пару, якби всі інші гази були відсутні, називають парціальним тиском водяної пари. Парціальний тиск водяної пари приймають за один із показників вологості повітря. Його виражають в одиницях тиску – паскалях чи міліметрах ртутного стовпа.
Атмосферний тиск визначається сумою парціальних тисків компонент сухого повітря (кисню, азоту тощо) і водяної пари.
Відносна вологість. По парціальному тиску водяної пари і абсолютної вологості ще не можна судити про те, наскільки водяна пара в цих умовах близька до насичення. А саме від цього залежить інтенсивність випаровування води та втрата вологи живими організмами. Ось чому вводять величину, що показує, наскільки водяна пара при даній температурі близька до насичення, - відносну вологість.
Відносною вологістю повітряназивають відношення парціального тиску рводяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі, до тиску р н.насиченої пари за тієї ж температури, виражене у відсотках:
Відносна вологість повітря зазвичай менше 100%.
Психрометр.Вологість повітря вимірюють за допомогою спеціальних приладів. Ми розповімо про один із них - психрометрі.
Психрометр складається з двох термометрів ( рис.11.4). Резервуар одного з них залишається сухим і показує температуру повітря. Резервуар іншого оточений смужкою тканини, кінець якої опущений у воду. Вода випаровується, і завдяки цьому термометр охолоджується. Чим більша відносна вологість, тим менш інтенсивно йде випаровування і температура, що показується термометром, оточеним вологою тканиною, ближче до температури сухого термометра.
При відносній вологості, що дорівнює 100%, вода взагалі не випаровуватиметься і показання обох термометрів будуть однакові. За різницею температур цих термометрів за допомогою спеціальних таблиць можна визначити вологість повітря.
Значення вологості.Від вологості залежить інтенсивність випаровування вологи з поверхні шкіри людини. А випаровування вологи має велике значення для підтримки постійної температури тіла. У космічних корабляхпідтримується найбільш сприятлива в людини відносна вологість повітря (40-60%).
Дуже важливо знати вологість у метеорології – у зв'язку з прогнозом погоди. Хоча відносна кількість водяної пари в атмосфері порівняно невелика (близько 1%), роль її в атмосферних явищах значна. Конденсація водяної пари призводить до утворення хмар та подальшого випадання опадів. При цьому виділяється велика кількість теплоти. І навпаки, випаровування води супроводжується поглинанням теплоти.
У ткацькому, кондитерському та інших виробництвах для нормального перебігу процесу потрібна певна вологість.
Зберігання творів мистецтва та книг потребує підтримки вологості повітря на необхідному рівні. Тому у музеях на стінах ви можете бачити психрометри.
Важливо знати не абсолютну кількість водяної пари в атмосфері, а відносну. Відносну вологість вимірюють психрометром.
Абсолютна та відносна вологість повітря
Абсолютна та відносна вологість повітря. Атмосферне повітрязавжди містить кілька вологи у вигляді пари. Вологість повітря в приміщеннях з природною вентиляцією обумовлюється виділенням вологи людьми та рослинами в процесі дихання, випаровуванням побутової вологи при приготуванні їжі, пранні та сушінні білизни, а також технологічною вологою (у виробничих приміщеннях) та вологістю огороджувальних конструкцій (у перший рік експлуатації будівель).
Кількість вологи в грамах, що міститься за 1 м3 повітря, називається абсолютною вологістю f, г/м3. Однак для розрахунків дифузії пари через огороджувальні конструкції кількість водяної пари має оцінюватися в одиницях тиску, що дозволяє обчислити рушійну силу перенесення вологи. З цією метою у будівельній теплофізиці використовується парціальний тискводяної пари е, зване пружністю водяної пари і виражається в Паскалях.
Парціальний тиск збільшується з підвищенням абсолютної вологості повітря. Однак воно, як і абсолютна вологість, не може зростати безмежно. При певній температурі та барометричному тиску повітря має місце граничне значення абсолютної вологості повітря F, г/м3, що відповідає повному насиченню повітря водяною парою, понад яку воно не може підвищуватися. Цій абсолютній вологості повітря відповідає максимальна пружність водяної пари
Е, Па, звана також тиском насиченої водяної пари. З підвищенням температури повітря Е та F збільшуються. Отже, як е, так і f не дають уявлення про рівень насиченості повітря вологою, якщо не вказана температура.
Щоб виразити ступінь насичення повітря вологою, вводять поняття відносної вологості повітря j, %, яка є відношенням парціального тиску водяної пари е в аналізованому повітряному середовищі до максимальної пружності водяної пари Е, відповідне температурі середовища j=(e/E)100%.
Відносна вологість повітря має велике значення при оцінці його як у гігієнічному, так і технічному відношенні, j визначає інтенсивність випаровування вологи з зволожених поверхонь і зокрема з поверхні людського тіла. Нормальною для людини вважається відносна вологість повітря 30-60%. j визначає процес сорбції, тобто процес поглинання вологи капілярно-пористими матеріалами, що знаходяться в повітряному середовищі. Нарешті, від j залежить процес конденсації вологи в повітряному середовищі (освіта туманів) і поверхні огороджувальних конструкцій.
Якщо підвищувати температуру повітря із заданим вмістом вологи, то відносна вологість буде знижуватися, оскільки парціальний тиск водяної пари е залишається постійним, а максимальна пружність Е збільшується з підвищенням температури.
При зниженні температури повітря із заданим вмістом вологи відносна вологість підвищується, оскільки при постійному парціальному тиску водяної пари е максимальна пружність Е зменшується зі зниженням температури. У процесі зниження температури повітря при деякому її значенні максимальна пружність водяної пари Е виявляється рівною парціальному тиску водяної пари е. Тоді відносна вологість повітря j дорівнюватиме 100% і настане стан повного насичення охолодженого повітря водяною парою. Ця температура називається температурою точки роси даної вологості повітря.
ЗМІСТ:В атмосфері вода міститься в газоподібному (водяна пара), крапельнорідкому та твердому (кристаліки льоду) станах. Вологість повітря – одна з найбільш суттєвих характеристик погоди та клімату. Вологість повітря має значення при деяких технологічних процесах, лікуванні низки хвороб, зберіганні творів мистецтва, книжок тощо.
В атмосфері вода міститься в газоподібному (водяна пара), крапельнорідкому та твердому (кристаліки льоду) станах.
Вологість повітря – одна з найбільш суттєвих характеристик погоди та клімату. Вологість повітря має велике значення при деяких технологічних процесах, лікуванні низки хвороб, зберіганні творів мистецтва, книг і т. д. Для характеристики вологості повітря використовують кілька понять.
Парціальний тиск водяної пари (е, Па або мм рт. ст.) - Частина загального тиску, яка створюється водяними парами.
Абсолютна вологість повітря (а, г/м) – вміст вологи в одиниці об'єму повітря.
Якщо повітря містить максимальну кількість вологи, яка може бути при цій температурі, то парціальний тиск водяної пари
Процес випаровування вологи рослинами називається транспірацією.
у ньому дорівнює тиску насичених водних пар при даній температурі.
Тиск насиченої пари води (Е, мм рт. ст.) при температурі (t, ° С) можна знайти за формулою:
lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)
Відносна вологість (ф, %) – відношення дійсного вмісту вологи до максимально можливого при заданій температурі.
Відносна вологість може бути розрахована як відношення парціального тиску до тиску насиченої пари при заданій температурі:
Таким чином, відносна вологість дає уявлення про ступінь
насичення повітря водяною парою.
Точка роси (т, С) - температура, до якої потрібно охолодити повітря, щоб водяні пари, що містяться в ньому, досягли стану насичення. Знаючи точку роси та температуру повітря, можна визначити абсолютну та відносну вологість повітря.
Абсолютна вологість повітря і парціальний тиск водяної пари характеризують вміст водяної пари в повітрі (вологовміст), а відносна вологість і дефіцит насичення - співвідношення між фактичним вмістом вологи вмістом і гранично можливим (насиченим станом).
2.При температурі 25 ° С абсолютна вологість повітря - 20 г/м3. Визначте відносну вологість повітря. Необхідні довідкові матеріали можна знайти у навчальному посібнику
lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)
lg Е = 0.622 + 7.5 * 25 / (238 +25) = 1,33
ф=(20/22,96)*100%=87,1%
Відповідь: відносна вологість повітря дорівнює 87,1%
3. Температура повітря 40 ° С, відносна вологість 70%. Визначте вміст водяної пари в повітрі (в г/м). Необхідні довідкові матеріали можна знайти у навчальному посібнику.
lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)
е = 50,25 * 0,7 = 35,2 г / м3
2.При температурі 40 ° С абсолютна вологість повітря - 40 г/м 3 . Визначте відносну вологість повітря. Необхідні довідкові матеріали можна знайти у навчальному посібнику.
lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)
lg Е = 0.622 + 7.5 * 40 / (238 +40) = 1,7
ф=(40/50,25)*100%=79,6%
Відповідь: відносна вологість повітря дорівнює 79,6%
3. Температура повітря 10 ° С, відносна вологість 70%. Визначте вміст водяної пари у повітрі (в г/м 3). Необхідні довідкові матеріали можна знайти у навчальному посібнику.
lg Е = 0.622 + 7.5t/(238+t)
lg Е = 0.622 + 7.5 * 10 / (238 +10) = 1,7
