ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

С ПОМОЩЬЮ ГИГРОМЕТРА И ПСИХРОМЕТРА

Цель:

1. Ознакомиться с устройством и принципом действия конденсационного гигрометра.

2. Научиться измерять и вычислять влажность воздуха.

3. Научиться пользоваться психрометрическими таблицами (Сборник вопросов и задач по физике [4] табл.8, 20).

Оборудование:

1. Конденсационный гигрометр (рис.1).

2. Термометр.

3. Эфир.

4. Психрометры (рис.2)

Теория

Ватмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность (ρ_а) определяется массой водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха, т.е. плотностью водяного пара. Абсолютную влажность можно определить по температуре точки росы – температуре, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. Температуру точки росы определяют с помощью гигрометра, а затем по таблице "Давление насыщающих паров и их плотность при различных температурах" находят соответствующую температуре точки росы плотность. Найденная плотность и есть абсолютная влажность окружающего воздуха. Относительная влажность Впоказывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность ρ_а от плотности ρ_н водяного пара, насыщающего воздух при данной температуре:

В = ρ_а • 100% / ρ_н (1)

Для определения относительной влажности используют гигрометр и психрометр. Гигрометры (от греч. hygros—влажный и metron—мера), приборы для определения влажности воздуха. Существует три основных типа гигрометра.: одни показывают абсолютную влажность, другие — относительную, третьи—точку росы. Гигрометры, определяющие влажность воздуха по точке росы, носят название конденсационных гигрометров. Из конденсационных гигрометров, наиболее простое устройство имеет зеркальный гигрометр Ламбрехта (см. рисунок 1).

 

 

Рис.1 Он состоит из металлической камеры 1, передняя часть 2 которой гладко отполирована; внутри камеры налит серный эфир и вставлен термометр 6 для измерения температуры эфира. В камеру входят две трубки, по которым посредством каучукового баллона 5 продувают через эфир воздух; при этом эфир испаряется, и вследствие этого температура воздуха в камере постепенно понижается. При опускании температуры до точки росы зеркальная наружняя поверхность 2 гигрометра покрывается мельчайшими капельками воды (запотевает) – «выпадает роса». При этом часть корпуса гигрометра 3 (внешнее кольцо) имеет комнатную температуру и остается сухой (для сравнения). Чем меньше влажность, тем ниже точка росы. Давление насыщенных паров при точке росы, определяемое по таблице 8 в сборнике вопросов и задач по физике [4]). Относительная влажность может быть определена по формуле (1). Для определения относительной влажности особенно часто пользуются гигрометр, носящии название психрометр. Рассмотрим устройства психрометра Августа(см. рис. 2). Рис.2 Он состоит: сухого термометра-1, панели-2, влажного термометра-3, чехла -4, сосуда с водой-5. Психрометр Августа имеет два термометра: "сухой" и "влажный". Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру воздуха. Определение влажности основано на сравнении показаний сухого t 1 и смоченного t 2 термометров. Так как с поверхности резервуара смоченного термометра происходит испарение воды, то его температура будет ниже, чем сухого. Причем разность между показаниями термометров будет тем больше, чем меньше влажность воздуха, так как при малой влажности испарение происходит более интенсивно и показания влажного термометра будут меньшими. Понижение температуры смоченного термометра продолжается до тех пор, пока не наступит равновесие, при котором на испарение будет уходить столько тепла, сколько будет приходить из окружающей среды. Порядок выполнения работы Опыт 1 Работа с гигрометром. 1. Измерить температуру окружающего воздуха tкомн 2. Наполнить камеру гигрометра летучей жидкостью (эфир 3-4 см3) 3. Установить термометр в камеру гигрометра (рис.1). При помощи груши продувать воздух через эфир и внимательно следить за полированной поверхностью стенки камеры 1, сравнивая ее с поверхностью кольца 2 (рис.1). Заметив появление росы (начало запотевания), записать температуру точки росы tросы 4. Опыт повторить 1-2 раза. 5. Определить температуру точки росы как среднее арифметическое измеренных температур. 6. По таблице (см. таблицу 1) определить плотность пара соответственно при температуре точки росы и комнатной. ρн –плотность пара при точке росы,ρа –плотность пара при комнатной температуре. 7. Вычислить относительную влажность B1 по формуле: B1 = ρн (tросы) •*100% / ρн(tкомн) Опыт2 Работа с психрометром. 1. Проверить наличие воды в стаканчике психрометра и при необходимости долить ее. 2. Определить температуру сухого термометра tcyx 3. Определить температуру влажного термометра tвл 4. Определить разность показаний термометров: Δt = tсух –tвл, °С.Пользуясь психрометрической таблицей (см. таблицу 2), определить относительную влажность В2. 5. Результаты измерений и вычислений записать в отчет по лабораторной работе. Контрольные вопросы Вариант 1. 1. Почему при продувании воздуха через эфир на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса? 2. Температура в помещении понижается, а абсолютная влажность остается прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра? 3. Почему после жаркого дня роса бывает более обильна? 4. При какой температуре выпадет роса, если абсолютная влажность воздуха 7,3*10-3 кг/м3? 5. При понижении температуры от 27 до 10 градусов из каждого кубического метра воздуха выделилось 8 г воды. Какова была относительная влажность воздуха при 27 градусах? Вариант 2. 1. Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра? При каком условии разность показаний термометров наибольшая? 2. Сухой и влажный термометры психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха? 3. Почему перед дождём ласточки летают низко? 4. Относительная влажность воздуха 73%.Что показывает сухой и влажный термометры психрометра, если разность их показаний равна 4 градусам? 5. В сводке погоды днём сообщалось, что температура воздуха составляет 25 градусов, относительная влажность – 75%. Выпадет ли ночью роса, если температура понизится до 17 градусов? Рекомендуемая литература 1. Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.64-75) 2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 113-115)   Т блиц 1. Давление насыщенных паров воды, мм рт. ст. Таблица 1 С° Десятые доли градусов   0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.   6.54 6.59 6.64 6.6 6.73   6.82 6.87 6.92   .97   7.01 7.06 7.1 7.16 7.21 7.26 7.31 7.36 7.41 7.46   7.51 7.57 7.62 7. 7.72 7.78 7.83 7.88 7.94 7.99     8.10 8.16 8.21 8.27 8.32 8.38 8.44 8.5 8.55   8.61 8.67 8.73 8.79 8.85 8.91 8.97 9.03 9.09 9.15   9.21 9.27 9.33 9.40 9.46 9.52 9.59 9.65 9.72 9.78   9.85 9.91 9.98 10.04 10.11 10.18 10.25 10.31 10.38 10.45   10.52 10.59 10.66 10.73 10.80 10.87 10.94 11.02 11.09 11.16   11.23 11.31 11.38 11.46 11.53 11.61 11.68 11.76 11.84 11.91   11.99 12.07 12.15 12.23 12.30 12.38 12.46 12.55 12.63 12.71   12.79 12.87 12.96 13.04 13.12 13.21 13.29 13.38 13.46 13.55   13.64 13.72 13.81 13.90 13.99 14.08 14.17 14.26 14.35 14.44   14.53 14.63 14.72 14.81 14.91 15.00 15.10 15.19 15.29 15.38   15.48 15.58 15.68 15.78 15.87 15.97 16.07 16.18 16.28 16.38   16.48 16.59 16.69 16.79 16.90 17.00 17.11 17.22 17.32 17.43   17.54 17.65 17.76 17.87 17.98 18.09 18.20 18.31 18.43 18.54   18.66 18.77 18.89 19.00 19.12 19.24 19.35 19.47 19.59 19.71   19.83 19.95 20.08 20.20 20.32 20.45 20.57 20.70 20.82 20.95   21.07 21.20 21.33 21.46 21.59 21.72 21.85 21.98 22.12 22.25   22.38 22.52 22.65 22.79 22.93 22.07 23.20 23.34 23.48 23.62   23.76 23.91 24.05 24.19 24.34 24.48 24.63 24.77 24.92 25.07     Таблица 2 Психрометрическая табли а относител ной влажности возду а Разность показаний сухого и влажного термометров       1,5   2,5   3,5   4,5   5,5   6,   7,5