Определение влажности воздуха с помощью психрометра

Как определить уровень влажности с помощью психрометра

Определение влажности воздуха с помощью психрометра

Уровень влажности воздуха окружающей среды может влиять не только на самочувствие человека, но и также на состояние бытовой техники, мебели и продуктов. Количество влаги в воздухе зависит от особенностей климата региона или техногенных факторов.

Нормой для здорового человека считается влажность воздуха от 30 до 60 %. Чтобы создать оптимальный микроклимат в помещении используют специальные увлажнители или осушители, а также кондиционеры с функциями автоматического контроля уровня влаги.

Методы определения влажности воздуха

Используют специальные приборы для измерения:

Гигрометр – один из измерительных приборов, благодаря которому можно определить уровень влажности.

Дополнительная информация: швейцарский ученый в 1783 г. Орас де Соссюр сконструировал первый волосной гигрометр, но работать над изобретением этого измерителя начал Леонардо да Винчи еще в 1400 г.

Есть несколько типов гигрометров:

  • волосной;
  • весовой;
  • конденсационный;
  • электронный;
  • электролитический;
  • пленочный;
  • керамический.

Каждый из приспособлений имеет особенный принцип работы. Например, конструкцию волосного гигрометра составляет система U – образных трубок. Они наполнены специальным веществом, которое поглощает водяной пар. С помощью насоса через эту систему подают воздух и определяют его влажность.

Наиболее точным измерителем считается конденсационный гигрометр. Он измеряет количество конденсата, который образуется на стеклянной поверхности после воздействия на нее солнечного луча. Погрешность при работе такого устройства очень низкая.

Психрометр – еще один из измерителей влажности воздуха окружающей среды.

Виды психрометров:

  • психрометр Августа (станционный);
  • психрометр Ассмана (аспирационный);
  • дистанционный психрометр.

Психрометр Августа — один из наиболее известных приборов для измерения влажности. Строение этой конструкции достаточно несложное. Конструкция психрометра состоит из прикрепленных на одном штативе двух одинаковых термометров. Один из них называется сухим, он показывает температуру в помещении.

Второй термометр называют влажным или смоченным. Конец этого термометра в виде чехла обматывают батистовой тканью или марлей, конец которой опускают в резервуар с водой, находящийся на тыльной стороне конструкции психрометра.

Если конец влажного термометра будет опущен в резервуар, то он покажет температуру находящейся там воды, а не воздуха, который циркулирует над ним. Поэтому необходимо учесть, что расстояние между сосудом и окончанием измерительного прибора должно составлять около 3 – 4 сантиметров.

Вода с кусочка ткани испаряется, из-за чего температура на влажном термометре снижается до момента, пока термометр не начнет показывать температуру, при которой пар становится насыщенным. В такой момент показываемые на влажном термометре данные будут представлять показатели реальной температуры окружающей среды.

Определения влажности воздуха в определенном помещении с помощью психрометра занимает немного времени. Для этого устройство помещают в место, изолированное от попадания солнечных лучей и посторонних тепловых воздействий на 10 – 15 минут, после чего записывают результаты измерения каждого из термометров прибора.

Шкала термометра поделена от — 25˚ до + 50˚ на интервалы в 0,2 градуса.

Как пользоваться психрометрической таблицей

Для определения уровня влажности на основании данных психрометра нужна специальная психометрическая таблица. В первом столбце таблицы в ˚С показано температуру сухого термометра. В первой строке – разницу между показателями температур обеих термометров. Относительная влажность воздуха вычисляется на пересечении результата первого столбца и первой строки психометрической таблицы.

В чем плюсы и минусы психрометра?

Главным преимуществом психрометра есть его несложное строение. Соответственно, определение влажности воздуха с помощью психрометра намного проще по сравнению с другими измерительными приспособлениями. Плюс ко всему, в изготовлении он гораздо более дешевый, чем любой другой прибор.

Но кроме положительных сторон, у психрометра есть и недостатки. На показания этого измерительного инструмента очень влияет движение окружающего воздуха.

То есть, чем выше будет скорость движения воздуха в месте измерения, тем больше будет разница в окончательном результате обеих термометров психрометра.

Эту погрешность было исправлено в психрометре аспирационного типа или, как его еще называют, психрометре Ассмана.

В чем особенность психрометра ассмана?

Психрометр Ассмана – это гораздо сложнее и более надежное устройство для измерения влажности воздуха.

Оба термометра конструкции находятся нижними концами в специальном металлическом корпусе, который защищает их от попадания солнечных лучей, тепловых воздействий, а также от различных повреждений.

Воздух движется с постоянной скоростью благодаря работе вентилятора. Этот вентилятор, еще известный как аспиратор, обдувает термометры со скоростью 2 м/сек.

Определение влажности с помощью этого психрометра: прибор подвешивают в месте исследования на высоте 1,5 м от пола; результаты получают через 10 – 15 минут зимой и через 4 – 5 минут в летнее время.

Общим для психрометра Августа и психрометра Ассмана является то, что в конструкции обеих есть стеклянно – ртутные термометры. Минус этих приспособлений – их хрупкость и, соответственно, отсутствие возможности проводить измерения дистанционно.

Чем отличается дистанционный психрометр от остальных приборов

Дистанционный психрометр – это еще один экземпляр приспособления для измерения влажности. В конструкции этого измерительного приспособления используют такие электронные приборы как термометр сопротивления или терморезисторы.

Основные типы дистанционных психрометров:

  • манометрические;
  • электрические.

Манометрический психрометр составляет один или два термометра манометрического типа. В электронных психрометрах, как и во всех остальных дистанционных измерителях, используют кремниевые транзисторы, которые заменяют датчики сухого и влажного термометров.

В чем разница между психрометром и гигрометром

Главное отличие этих приспособлений для определения влажности заключается в принципе их работы. В функции гигрометра входит измерение не только влажности воздуха, но и влажности различных твердых тел.

Показатели психрометра, не смотря простоту его конструкции, всегда более надежны, из – за чего в примечания к инструкциям некоторых гигрометров рекомендуют проверять показания по психрометру.

Как узнать влажность воздуха без измерительных приборов

Для проведения этого эксперимента будут необходимы обычный стакан, немного воды и холодильник. На несколько часов в холодильник помещается стакан с холодной водой. Когда температура жидкости в сосуде достигнет 3 – 5˚С, стакан ставят в помещение, где будет измеряться влажность воздуха.

Стакан должен находиться как можно дальше от батарей или других отопительных приборов для большей точности результата.

Если воздух в комнате очень сухой, то на поверхности стакана будет наблюдаться конденсат, который исчезнет после 5 – 10 минут наблюдения. Если воздух в помещении очень влажный, то на стенках стакана в течение 5 – 10 минут образуются большие капли конденсата. Если же не наблюдается ничего из двух предыдущих вариантов – воздух в комнате средней влажности.

Как сделать измеритель влажности воздуха своими руками

Психрометр – достаточно несложное по своей конструкции изобретение, поэтому любой желающий сможет сделать его самостоятельно.

Необходимые материалы:

  • два спиртовых термометра;
  • небольшой отрезок батистовой ткани;
  • несколько деревянных реек;
  • мелкие шурупы;
  • стеклянная баночка.

Для подставки психрометра необходимо взять небольшую деревянную пластину размером 50 мм в ширину и 120 мм длинной. К ней шурупами крепим рейку, длина которой зависит от длины используемых измерительных приборов. Перпендикулярно к ней крепится еще одна планка, на которой будут держаться термометры.

Для компактности и высшей точности показателей не следует размещать термометры на большом расстоянии друг от друга.

Основу прибора можно соединить с подставкой просверлив в ней небольшое отверстие, либо же использовать клей ПВА. После того, как корпус психрометра собран, нижний баллон одного из термометров обматывается батистовой тканью. Конец ткани опускается в сосуд, в котором находится незамерзающая жидкость.

При проверке показателей изготовленного прибора следует проверить результаты заводского измерителя и сравнить оба показателя. В дальнейшем для определения уровня влажности воздуха необходимо пользоваться специальной психрометрической таблицей.

Использовав минимум материалов и свободного времени, владелец готового изделия получит полезный инструмент для измерения уровня влаги воздуха.

Источник: https://teplota.guru/gidroizolyatsiya/kak-opredelit-uroven-vlazhnosti-s-pomoshhyu-psihrometra.html

Залетова Е.Н. Лабораторная работа «Определение относительной влажности воздуха»

Определение влажности воздуха с помощью психрометра

Цель работы: определение относительной влажности воздуха в различных местах аудитории.

Оборудование: психрометр Августа, психрометрическая таблица, конденсационный гигрометр, спирт, ртутный термометр, таблица насыщающих водяных паров.

1. Ответьте на вопросы:

1) Каков физический смысл абсолютной влажности воздуха?

2) Что показывает относительная влажность воздуха?

3) Какой пар называют насыщенным?

4) Каково важнейшее свойство насыщенных паров?

5) От чего и как зависит относительная влажность воздуха?

6) Что такое точка росы? Какой прибор позволяет ее измерить?

7) От чего и как зависит точка росы?

2. Решите задачи:

1) Относительная влажность воздуха 78 % . Каковы возможные показания сухого и влажного термометров психрометра Августа?

2) Показания обоих термометров психрометра Августа одинаковы. Какова относительная влажность воздуха? Дайте письменное объяснение.

3) Температура воздуха 14 °С. Точка росы 9 °С. Как вы это понимаете? Рассчитайте относительную влажность воздуха.

3. Изучите ориентировочное описание хода работы и, руководствуясь им, составьте план выполнения работы.

Ориентировочное описание хода работы

1. Выберите из приведенных ниже пунктов I(3; 4; 6 — 1) и 2); 7 — 1), 2)) те утверждения, которые вы считаете верными, запишите их номера в отчет и сообщите преподавателю.

2. Согласуйте с преподавателем перечень опытов, которые вы решили проводить.

I. Опыты с психрометром Августа

1. Убедитесь в наличии воды в стаканчике резервуара психрометра и при необходимости долейте ее.

2. Проведите опыт приблизительно посередине аудитории. Записав показания сухого и влажного термометров, а также разность их показаний, определите относительную влажность воздуха, пользуясь психрометрической таблицей.

3. Предскажите, что произойдет с разностью показаний термометров, если вы изберете для опытов более холодное место в аудитории (подумайте и найдите его сами).

1) Разность показаний не изменится.

2) Разность показаний увеличится.

3) Разность показаний уменьшится.

4. Как изменится при этом относительная влажность воздуха?

1) Она уменьшится, так как абсолютная влажность воздуха уменьшится, а плотность насыщенного пара увеличится.

2) Она не изменится, так как абсолютная влажность воздуха увеличится, а плотность насыщенного пара тоже возрастет.

3) Она увеличится, так как абсолютная влажность воздуха не изменится, а плотность насыщенного пара уменьшится.

5. Проверьте ваш прогноз на опыте. Запишите результаты в таблицу.

Таблица результатов изменений и вычислений

Место проведения опыта

Показание сухого термометра

Показание влажного термометра

Разностьпоказаний термометров

Относительная
влажностьвоздуха

tсух,°С

tвл,°С

Δt, °C

φ, %

6. Поставьте эксперимент по определению относительной влажности воздуха при значительном увеличении температуры воздуха в каком-то месте аудитории, то есть имитируйте состояние атмосферы в «пустыне»

Предварительно выполните следующее прогнозирование.

1) Что произойдет при этом с разностью показаний термометров?

а) Разность показаний уменьшится.

б) Разность показаний увеличится.

в) Разность показаний не изменится.

2) Как изменится при этом относительная влажность воздуха?

а) Она увеличится, так как абсолютная влажность понизится, а плотность насыщенного пара уменьшится.

б) Она уменьшится, так как абсолютная влажность воздуха не изменится, а плотность насыщенного пара увеличится.

в) Она уменьшится, так как абсолютная влажность и плотность насыщенного пара уменьшатся.

7. Поставьте эксперименты, позволяющие имитировать состояние атмосферы в «тропиках».

Предварительно предскажите следующее.

1) Что произойдет с разностью показаний и почему?

а) Увеличится.

б) Не изменится.

в) Уменьшится.

2) Как изменится при этом относительная влажность воздуха?

а) Она уменьшится, так как плотность насыщенного пара увеличится.

б) Она не изменится, так как абсолютная влажность воздуха и плотность насыщенного пара увеличатся.

в) Она увеличится, так как абсолютная влажность воздуха сильно возрастет.

3) Может ли в этом эксперименте разность показаний термометров психрометра быть равной 0°? Если «да», то как это следует понимать?

Проверьте на опыте!

II. Опыты с конденсационным гигрометром

А. Работа со школьным гигрометром (выполняется в коридоре).

1. Измерьте температуру окружающего воздуха.

2. Налейте в камеру летучей жидкости (спирта).

3. Установите в камеру гигрометра термометр.

4. Продувая с помощью груши воздух через камеру со спиртом, внимательно наблюдайте за полированной поверхностью стенки камеры, сравнивая ее с поверхностью кольца. В момент появления запотевания запишите показание термометра.

5. Прекратив продувание воздуха, заметьте, при какой температуре исчезает запотевание.

6. Определите точку росы как среднее арифметическое измеренных температур.

7. Опыт повторите еще 1—2 раза.

8. По таблице VIII(сборника задач) определите плотности насыщенных паров при точке росы и комнатной температуре.

9. Вычислите относительную влажность для каждого опыта и найдите ее среднее значение.

10. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности при определении относительной влажности методом среднего арифметического.

Б. Работа с самодельным конденсационным гигрометром.

1. Полый шаровой сосуд — шарообразный кондуктор для опытов по электростатике закрепите в лапке штатива.

2. В сосуд налейте приблизительно 30 см3 воды комнатной температуры и добавьте в нее полную чайную ложку нашатыря или немного снега.

3. Следите за полированной поверхностью шара, и в момент появления влажного налета зафиксируйте температуру.

4. Удалите остаток снега и, дождавшись полного исчезновения влажного налета, запишите показание термометра.

5. Определите точку росы аналогично пункту А (6).

6. Далее — аналогично пунктам А (7 — 10).

III. Опыты с волосяным гигрометром и баротермогигрометром

1. Определите относительную и абсолютную влажность воздуха с помощью волосяного гигрометра в различных местах аудитории (см. пункт I).

2. Подышите на волос гигрометра и, понаблюдав за поведением его стрелки, объясните изменение показаний гигрометра.

3. Определите относительную влажность по баротермогигрометру.

Примечание. Значения влажности воздуха, полученные с помощью различных приборов, должны совпадать в пределах их погрешностей.

IV. В конце работы ответьте на контрольные вопросы

1. От каких факторов зависит изменение разности показаний термометров психрометра?

2. При каком условии разность показаний термометров психрометра максимальна?

3. При каком условии и почему относительная влажность воздуха может увеличиться, несмотря на уменьшение абсолютной влажности?

4. Почему и при каком условии иногда внутренние поверхности наших окон в холодные зимние дни «потеют», а в некоторых случаях на них образуется даже лед, хотя температура воздуха в комнате 15— 20 °С?

Методические рекомендации

1. Перед работой с психрометром Августа убедитесь, что в воду опущен только конец ткани, которой обвязан шарик влажного термометра. Сам же шарик не долбыть погружен в воду (подумайте, почему?).

2. Для более точного определения момента появления росы перед работой следует тщательно протереть полированное дно и кольцо конденсационного гигрометра или поверхность полого шарового сосуда до полного блеска. Кроме того, перед наблюдением необходимо установить прибор так, чтобы полированные поверхности были расположены под углом 30—40° к лучу зрения.

3. Камеру гигрометра следует наполнить спиртом с таким расчетом, чтобы шарик термометра был погружен в спирт, и в то же время спирт не расплескивался при продувании воздуха.

4. После окончания работы со школьным конденсационным гигрометром необходимо сразу же проветрить помещение.

5. Для закрепления в лапке штатива шарового сосуда (см. пункт II. Б—1) используйте резиновую пробку с просверленным в ней отверстием, в которое вставляется выступающая стальная трубка (или стержень в новой конструкции).

6. Количество воды, а соответственно и нашатыря можно брать в 2 раза больше (см. пункт П-Б).

7. Для имитации атмосферных условий «пустыни» (см. пункт I—6) рекомендуется использовать электроплитки (на одном ряду столов) с закрытым нагревательным элементом.

8. Для имитации атмосферных условий «тропиков» (см. пункт I—7) рекомендуется использовать электрические чайники с горячей водой (на втором ряду столов).

1) Воду следует вскипятить в начале урока и открывать крышки чайников только на время опытов.

2) Если вода остынет — можно подогреть.

3) Термометры располагать на расстоянии 25—30 см над чайником (и над плиткой — см. предыдущий пункт).

9. При использовании электроплиток и чайников работу целесообразно выполнять стоя (не садиться — для удобства и в целях безопасности).

10. Минимальным объемом работы рекомендуется считать пункты Iи II-А (или II-Б).

Источник: https://alsak.ru/item/l-r69-4.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.