Zakończony:

Tinkov A.Yu.

Grupa 803001207

Sprawdzone przez: Alekhina T.N.

Stopień: _______

Sprawozdanie z laboratorium fizyki

„Wyznaczanie wilgotności powietrza metodą psychrometryczną”

Pytania kontrolne:

1) Co to jest wilgotność bezwzględna powietrze? W jakich jednostkach jest to mierzone? Co to jest wilgotność względna?

Wilgotność bezwzględna powietrza- wartość liczbowo równa masie pary wodnej zawartej w jednostkowej objętości powietrza w danej temperaturze. Zwykle mierzy się go w g / m 3.

Wilgotność względna(definicja 1) - wartość charakteryzująca stopień nasycenia powietrza parą wodną. Jest to stosunek ciśnienia cząstkowego par w powietrzu w danej temperaturze do ciśnienia pary wodnej, która nasyciłaby powietrze w tej samej temperaturze.

Wilgotność względna(definicja 2) - stosunek ilości pary wodnej do ilości pary wodnej, jaką może zawierać powietrze w danej temperaturze.

2) Wymień metody określania wilgotności powietrza. Który jest dokładniejszy?

Istnieje kilka metod określania wartości bezwzględnej i wilgotność względna powietrze. Przyrządy używane do pomiaru wilgotności obejmują higrometry i psychrometry.

Aby określić wilgotność powietrza metodą psychrometryczną, częściej stosuje się psychrometr Augusta i psychrometr Assmanna, których zasada działania jest taka sama.

3) Zasada działania psychrometru Assmanna.

Najprostszy psychrometr składa się z dwóch termometrów alkoholowych, jeden to zwykły suchy termometr, a drugi ma urządzenie nawilżające. Termometry są wyskalowane z podziałką 0,1-0,5 stopnia. Czujnik temperatury mokrej bańki jest owinięty kambric, który znajduje się w naczyniu z wodą. W wyniku odparowania wilgoci nawilżony termometr ochładza się. Aby określić wilgotność względną, odczyty są pobierane z termometrów suchych i mokrych, a następnie używana jest tabela psychrometryczna. Zazwyczaj wielkości wejściowe w tabeli psychrometrycznej to odczyty termometru suchego i różnica między temperaturami termometru suchego i termometru mokrego. Dla ułatwienia użytkowania konstrukcja urządzenia może obejmować tabelę psychrometryczną. Można również włączyć wentylator, aby zasysać powietrze wokół mokrej bańki. Jednocześnie szybkość aspiracji jest niewielka, zwykle 0,5-1 m/s. Ciśnienie atmosferyczne wpływa również na odczyty psychrometru, np dokładne pomiary, w przypadku odchylenia ciśnienia atmosferycznego od nominalnego, do wyników Tablicy Psychrometrycznej dodawana jest poprawka.

4) Na czym polega istota psychrometrycznej metody wyznaczania wilgotności powietrza.

Na podstawie pomiaru różnicy temperatur między termometrami suchymi i mokrymi za pomocą psychrometrów Augusta i Assmanna. Psychrometr Augusta składa się z dwóch identycznych termometrów rtęciowych z podziałką 0,2 C, ustawionych obok siebie. Zbiornik rtęci jednego z nich jest szczelnie owinięty kawałkiem batystu lub gazy, opuszczony do naczynia z czystą wodą. Z powierzchni tkaniny woda odparowuje tym łatwiej, im mniej wilgoci znajduje się w powietrzu. Na podstawie różnicy wskazań dwóch termometrów wilgotność względną powietrza określa się za pomocą tablic psychrometrycznych dołączonych do urządzenia.

5) Co to jest punkt rosy?

Temperatura punktu rosy gazu (punkt rosy) to wartość temperatury gazu, poniżej której para wodna zawarta w izobarycznie schłodzonym gazie zostaje nasycona nad płaską powierzchnią wody.

6) Wymień wzór (7) i wyznacz wymiar stałej psychrometru.

P. \u003d P H. - A (t - t 1) H

Wymiar stałej zastosowanego urządzenia można znaleźć według wzoru:

Postęp:

Przestrzegając określonych w pracy zasad, zwilżył wodą batyst, którym owinięto puszkę jednego z termometrów psychrometru. Podłączony do wentylatora. Na podstawie wskazań termometru mokrego ustawić odczyt temperatury t 1 (=16°C). Ustaw odczyt termometru suchego na t (=24°C).

Po obliczeniu różnicy temperatur między termometrami suchymi i mokrymi (t - t 1) zgodnie z tabelą psychrometryczną znalazłem wilgotność względną powietrza:

Znając temperaturę otoczenia t (= 24 ° C), znalazłem ciśnienie P 0 (= 22,4) nasyconej pary wodnej w tej temperaturze zgodnie z odpowiednią tabelą i korzystając ze wzoru (2) znalazłem wilgotność bezwzględną powietrza :

P rel \u003d P 0 * r / 100 \u003d 9,4 mm.

Wilgotność bezwzględną powietrza wyznaczono ze wzoru (8):

P abs \u003d P n - 0,000662 (t - t 1) * H \u003d 9,6 mm Hg.

Arkusz danych:

				Prel (mm)	H (mm Hg)	R abs (mm)

Wilgotność bezwzględna i względna powietrza

Wilgotność bezwzględna i względna. powietrze atmosferyczne zawsze zawiera trochę wilgoci w postaci pary. Wilgotność w pomieszczeniach z wentylacją grawitacyjną określa wydzielanie wilgoci przez ludzi i rośliny w procesie oddychania, odparowywanie wilgoci bytowej podczas gotowania, prania i suszenia odzieży, a także wilgoć technologiczna (w pomieszczeniach przemysłowych) i wilgotność budynku koperty (w pierwszym roku eksploatacji budynków).

Ilość wilgoci w gramach zawarta w 1 m3 powietrza nazywa się wilgotnością bezwzględną f, g/m3. Aby jednak obliczyć dyfuzję pary wodnej przez przegrody budowlane, należy oszacować ilość pary wodnej w jednostkach ciśnienia, co umożliwia obliczenie siła napędowa przenoszenie wilgoci. W tym celu fizyka cieplna budowli wykorzystuje ciśnienie cząstkowe pary wodnej e, zwane sprężystością pary wodnej i wyrażane w paskalach.

Ciśnienie cząstkowe wzrasta wraz ze wzrostem bezwzględnej wilgotności powietrza. Jednak, podobnie jak wilgotność bezwzględna, nie może rosnąć w nieskończoność. Przy określonej temperaturze i ciśnieniu barometrycznym istnieje graniczna wartość bezwzględnej wilgotności powietrza F, g/m3, odpowiadająca całkowitemu nasyceniu powietrza parą wodną, ​​powyżej której nie może się ona podnieść. Ta wilgotność bezwzględna odpowiada maksymalnej elastyczności pary wodnej

E, Pa, zwane także ciśnieniem nasyconej pary wodnej. Wraz ze wzrostem temperatury powietrza E i F rosną. Dlatego zarówno e, jak i f nie dają wyobrażenia o stopniu nasycenia powietrza wilgocią, chyba że wskazana jest temperatura.

Dla wyrażenia stopnia nasycenia powietrza wilgocią wprowadza się pojęcie wilgotności względnej powietrza j,%, która jest stosunkiem ciśnienia cząstkowego pary wodnej e w rozpatrywanym ośrodku powietrznym do maksymalnej sprężystości pary wodnej E, odpowiadającej do temperatury ośrodka j=(e/E)100%.

Wilgotność względna ma bardzo ważne oceniając ją zarówno pod względem higienicznym, jak i technicznym, j określa intensywność odparowywania wilgoci z powierzchni mokrych, aw szczególności z powierzchni ciała człowieka. Wilgotność względna powietrza na poziomie 30–60% jest uważana za normalną dla człowieka. j określa proces sorpcji, czyli proces wchłaniania wilgoci przez materiały kapilarne w powietrzu. Wreszcie proces kondensacji wilgoci w powietrzu (powstawanie mgieł) i na powierzchni otaczających struktur zależy od j.

Jeśli zwiększysz temperaturę powietrza o danej zawartości wilgoci, wówczas wilgotność względna spadnie, ponieważ ciśnienie cząstkowe pary wodnej pozostaje stałe, a maksymalna elastyczność E wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Wraz ze spadkiem temperatury powietrza przy danej zawartości wilgoci wzrasta wilgotność względna, ponieważ przy stałym ciśnieniu cząstkowym pary wodnej e maksymalna elastyczność E maleje wraz ze spadkiem temperatury. W procesie obniżania temperatury powietrza do określonej wartości okazuje się, że maksymalna elastyczność pary wodnej E jest równa ciśnieniu cząstkowemu pary wodnej e. Wtedy wilgotność względna j będzie równa 100% i stan zupełnego nastąpi nasycenie schłodzonego powietrza parą wodną. Temperatura ta nazywana jest temperaturą punktu rosy dla danej wilgotności powietrza.

Woda pokrywa około 70,8% powierzchni Globus. Organizmy żywe zawierają od 50 do 99,7% wody. Mówiąc obrazowo, żywe organizmy to ożywiona woda. W atmosferze znajduje się ok. 13-15 tys. km 3 wody w postaci kropel, kryształków śniegu i pary wodnej. Atmosferyczna para wodna wpływa na pogodę i klimat Ziemi.
Para wodna w atmosferze. Para wodna w powietrzu, pomimo rozległych powierzchni oceanów, mórz, jezior i rzek, nie zawsze jest nasycona. Ruch mas powietrza prowadzi do tego, że w niektórych miejscach na naszej planecie w ten moment parowanie wody przeważa nad kondensacją, podczas gdy w innych wręcz przeciwnie, przeważa kondensacja. Ale prawie zawsze w powietrzu jest trochę pary wodnej.
Zawartość pary wodnej w powietrzu, czyli jego wilgotność, można scharakteryzować kilkoma wartościami.
Gęstość pary wodnej w powietrzu nazywa się wilgotność bezwzględna. Wilgotność bezwzględną mierzy się zatem w kilogramach na metr sześcienny (kg / m 3).
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną różnych gazów i pary wodnej. Każdy z gazów przyczynia się do całkowitego ciśnienia wytwarzanego przez powietrze na znajdujących się w nim ciałach. Nazywa się ciśnienie, jakie wytwarzałaby para wodna, gdyby nie było wszystkich innych gazów ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Za jeden ze wskaźników wilgotności powietrza przyjmuje się ciśnienie cząstkowe pary wodnej. Wyraża się go w jednostkach ciśnienia - paskalach lub milimetrach słupa rtęci.
Ciśnienie atmosferyczne jest określane jako suma ciśnień cząstkowych składników suchego powietrza (tlenu, azotu itp.) i pary wodnej.
Wilgotność względna. Na podstawie ciśnienia cząstkowego pary wodnej i wilgotności bezwzględnej nadal nie można ocenić, jak blisko nasycenia jest para wodna w danych warunkach. Mianowicie od tego zależy intensywność parowania wody i utrata wilgoci przez organizmy żywe. Dlatego wprowadza się wartość pokazującą, jak blisko nasycenia jest para wodna w danej temperaturze, - wilgotność względna.
Wilgotność względna zwany stosunkiem ciśnień cząstkowych R pary wodnej zawartej w powietrzu w danej temperaturze do ciśnienia r np. para nasycona w tej samej temperaturze, wyrażona w procentach:

Wilgotność względna jest zwykle mniejsza niż 100%.
Psychrometr. Wilgotność mierzy się za pomocą specjalne urządzenia. Porozmawiamy o jednym z nich - psychrometr.
Psychrometr składa się z dwóch termometrów ( rys.11.4). Zbiornik jednego z nich pozostaje suchy i pokazuje temperaturę powietrza. Zbiornik drugiego jest otoczony paskiem materiału, którego koniec jest zanurzony w wodzie. Woda odparowuje, przez co termometr się ochładza. Im wyższa wilgotność względna, tym parowanie jest mniej intensywne, a temperatura wskazywana przez termometr otoczony wilgotną ściereczką jest bliższa temperaturze termometru suchego.

Przy wilgotności względnej 100% woda w ogóle nie wyparuje, a wskazania obu termometrów będą takie same. Zgodnie z różnicą temperatur tych termometrów za pomocą specjalnych tabel można określić wilgotność powietrza.
Wartość wilgotności. Intensywność odparowywania wilgoci z powierzchni skóry człowieka zależy od wilgotności. A odparowywanie wilgoci ma ogromne znaczenie dla utrzymania stałej temperatury ciała. W statki kosmiczne utrzymuje się najkorzystniejsza dla człowieka wilgotność względna (40-60%).
Znajomość wilgotności jest bardzo ważna w meteorologii - w związku z prognozowaniem pogody. Chociaż względna ilość pary wodnej w atmosferze jest stosunkowo niewielka (około 1%), jej rola w zjawiskach atmosferycznych jest znacząca. Kondensacja pary wodnej prowadzi do powstawania chmur i późniejszych opadów atmosferycznych. Jednocześnie podkreśla duża liczba ciepło. I odwrotnie, parowaniu wody towarzyszy pochłanianie ciepła.
W tkactwie, cukiernictwie i innych gałęziach przemysłu pewna wilgotność jest niezbędna do normalnego przebiegu procesu.
Przechowywanie dzieł sztuki i książek wymaga utrzymania wilgotności na wymaganym poziomie. Dlatego w muzeach można zobaczyć na ścianach psychrometry.
Ważne jest, aby znać nie bezwzględną ilość pary wodnej w atmosferze, ale względną. Wilgotność względną mierzy się za pomocą psychrometru.

TREŚĆ: W atmosferze woda występuje w stanie gazowym (para wodna), kropelkowo-ciekłym i stałym (kryształki lodu). Wilgotność jest jedną z najważniejszych cech pogody i klimatu. Wilgotność powietrza ma ogromne znaczenie w niektórych procesach technologicznych, leczeniu wielu schorzeń, przechowywaniu dzieł sztuki, książek itp.

W atmosferze woda występuje w stanie gazowym (para wodna), kropelkowo-ciekłym i stałym (kryształki lodu).

Wilgotność jest jedną z najważniejszych cech pogody i klimatu. Wilgotność powietrza ma ogromne znaczenie w niektórych procesach technologicznych, leczeniu wielu chorób, przechowywaniu dzieł sztuki, książek itp. Do scharakteryzowania wilgotności powietrza stosuje się kilka pojęć.

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej (e, Pa lub mm Hg) - część całkowitego ciśnienia, którą wytwarza para wodna.

Bezwzględna wilgotność powietrza (a, g / m) - zawartość wilgoci na jednostkę objętości powietrza.

Jeśli powietrze zawiera maksymalna ilość wilgoć, która może się w nim znajdować w danej temperaturze, a następnie ciśnienie cząstkowe pary wodnej

Proces odparowywania wilgoci z roślin nazywa się transpiracją.

jest równa prężności pary nasyconej wody w danej temperaturze.

Nasyconą prężność pary wodnej (E, mm Hg) w temperaturze (t, ° C) można znaleźć za pomocą wzoru:

log E = 0,622 + 7,5t/(238+t)

Wilgotność względna (f, %) - stosunek rzeczywistej wilgotności do maksymalnej możliwej w danej temperaturze.

Wilgotność względną można obliczyć jako stosunek ciśnienia cząstkowego do prężności pary nasyconej w danej temperaturze:

Zatem wilgotność względna daje wyobrażenie o stopniu

nasycenie powietrza parą wodną.

Punkt rosy (t, C) – temperatura, do której należy schłodzić powietrze, aby zawarta w nim para wodna osiągnęła stan nasycenia. Znając punkt rosy i temperaturę powietrza, możesz określić bezwzględną i względną wilgotność powietrza.

Wilgotność bezwzględna powietrza i ciśnienie cząstkowe pary wodnej charakteryzują zawartość pary wodnej w powietrzu (zawartość wilgoci), a wilgotność względna i deficyt nasycenia charakteryzują stosunek rzeczywistej wilgotności powietrza do maksymalnej możliwej (stan nasycenia).

2. W temperaturze 25°C wilgotność bezwzględna powietrza wynosi 20 g/m3. Określ wilgotność względną powietrza. Wymagany materiały referencyjne może być znaleziony w przewodnik po studiach

log E = 0,622 + 7,5t/(238+t)

lg E \u003d 0,622 + 7,5 * 25 / (238 + 25) \u003d 1,33

f \u003d (20/22,96) * 100% \u003d 87,1%

Odpowiedź: wilgotność względna wynosi 87,1%

3. Temperatura powietrza 40°C, wilgotność względna 70%. Określ zawartość pary wodnej w powietrzu (w g/m). Wymagane materiały referencyjne można znaleźć w samouczku.

log E = 0,622 + 7,5t/(238+t)

e \u003d 50,25 * 0,7 \u003d 35,2 g / m3

2. W temperaturze 40°C wilgotność bezwzględna powietrza wynosi 40 g/m 3 . Określ wilgotność względną powietrza. Niezbędne materiały referencyjne można znaleźć w samouczku.

log E = 0,622 + 7,5t/(238+t)

lg E \u003d 0,622 + 7,5 * 40 / (238 + 40) \u003d 1,7

f \u003d (40 / 50,25) * 100% \u003d 79,6%

Odpowiedź: wilgotność względna wynosi 79,6%.

3. Temperatura powietrza 10°С, wilgotność względna 70%. Określ zawartość pary wodnej w powietrzu (w g / m 3). Niezbędne materiały referencyjne można znaleźć w samouczku.

log E = 0,622 + 7,5t/(238+t)

lg E \u003d 0,622 + 7,5 * 10 / (238 + 10) \u003d 1,7