DETERMINAREA UMIDITĂȚII AERULUI
ȘI PSGHROMETERUL PERMANENT AL ASMANULUI
Sunt studiate două metode de măsurare a umidității aerului și a fenomenelor fizice pe care se bazează.
TEORIE BRIEFICĂ. Umiditatea este cantitatea de vapori de apă din aer. Umiditatea joacă un rol esențial în cursul multor procese din domeniul meteorologiei, agriculturii, industriei. Umiditatea și capacitatea de lucru ale unei persoane depind de umiditatea aerului. Pentru a cuantifica caracteristicile umidității folosind conceptele de umiditate relativă și absolută, deficitul de umiditate.
Umiditatea absolută e este masa de vapori de apă pe unitatea de volum de aer, adică densitatea volumetrică a vaporilor de apă în aer. Vaporii de apă reprezintă una din componentele aerului. Presiunea parțială a vaporilor de apă pvp este presiunea vaporilor de apă într-un volum care ocupă tot aerul. Presiunea parțială conform legii lui Dalton este legată de densitatea sa prin ecuația lui Mendeleev-Clapeyron:
unde este masa molară a vaporilor de apă (),
Abur saturat (n.). La o anumită temperatură, există o anumită valoare de umiditate absolută maximă corespunzătoare stadiului de saturație a vaporilor. Densitatea saturată a vaporilor este E. Apoi:
Presiunea și densitatea vaporilor saturați la diferite temperaturi sunt prezentate în tabelul 1. Rețineți că cu creșterea temperaturii crește valoarea maximă a umidității absolute. Când se atinge punctul de fierbere al apei T = 373,15 K (t = 100 ° C), presiunea aerului este normală, presiunea saturată a vaporilor de apă este de 1 atm. = 1,01 × 10 5 Pa.
Atunci când temperatura este scăzută, excesul de abur se condensează, transformându-se în ceață, rouă. Acest lucru are loc la o temperatură tt.r .. numit punct de rouă, când densitatea vaporilor de apă devine egală.
În absența centrelor de condensare, suprasaturarea vaporilor este posibilă. Cu toate acestea, o astfel de stare este instabilă, adică metastabilă.
Umiditatea relativă r (%) este egală cu raportul dintre umiditatea absolută și valoarea maximă E la o temperatură dată exprimată în procente:
Deficitul de umiditate D (kg / m 3) este diferența dintre valorile maxime și umiditatea absolută observate:
Măsurarea umidității aerului. Instrumentele pentru măsurarea umidității aerului se numesc higrometre și psihometre. Valoarea exactă a umidității absolute este determinată prin trecerea unui anumit volum de aer printr-un tub, care cuprinde un absorbant de perechi de substanțe (clorură de calciu, pentoxid de fosfor).
Cele mai simple macazuri cuprind fir higrometrelor păr uman degresat, material sintetic sau un film organic, care sunt reduse prin creșterea umidității, care determină rotirea cursorului instrumentului. Un astfel de higrometru este convenabil, dar are o eroare mare de măsurare.
În această lucrare se utilizează două instrumente pentru a măsura umiditatea aerului: un higrometru de condensare care vă permite să determinați punctul de rouă și psihometrul Assmann.
Hidrometru de condensare. Hidrometrul este un frigider tip semiconductor TP-2M, bazat pe efectul Peltier (figura 1).
Partea principală a higrometrului este un cilindru de cupru MC cu o suprafață superioară cromată și lustruită. Temperatura sa este măsurată de T. termometru Când senzorul de umiditate când temperatura atinge t1 Temperatura punctului de rouă. Picăturile de apă se condensează pe suprafața cromată și devine tulbure.
Temperatura aerului în imediata vecinătate a suprafeței cilindrului poate fi considerată egală cu temperatura de suprafață.
După oprirea higrometrului, când temperatura crește până la t2, apa se evaporă și suprafața devine din nou strălucitoare. Pătrunderea cilindrului și revenirea luciului sunt ușor de observat pe fundalul inelului XK lustruit cromat, care rămâne la temperatura camerei. În experimentul dintre observator și higrometru este instalat un ecran de sticlă al celulei solare, care împiedică schimbarea umidității aerului în apropierea MC de la respirația observatorului.
Psihrometrul Assman. Psychometrul din Assman constă din două termometre lichide identice. Pentru a proteja împotriva radiațiilor termice ale corpurilor înconjurătoare, rezervoarele lor sunt plasate în interiorul tuburilor metalice cu pereți dubli. Rezervorul unuia dintre termometre este înfășurat într-o batistă, care este umezită cu apă distilată utilizând o pipetă.
În partea superioară a dispozitivului există un ventilator care asigură circulația forțată a aerului cu viteză constantă pentru ambele termometre.
Termometrul uscat al psihometrului arată temperatura aerului din jur. și umed - temperatura. Diferența de temperatură este cea mai mare, cu atât mai mică este umiditatea relativă a aerului, deoarece evaporarea apei are loc mai rapid. Când (corespunde stării de saturație a aburului), evaporarea apei din termometrul umed se oprește și devine egală.
Echilibrul termic al rezervorului unui termometru umed este atins atunci când cantitatea de căldură furnizată de aerul curgător este egală și cantitatea de căldură necesară pentru evaporarea apei. Într-o secundă, aerul care circulă în jurul rezervorului îi dă cantitatea de căldură proporțională cu diferența de temperatură și suprafața evaporatorului S:
unde C este un coeficient care depinde de viteza fluxului de aer.
Apa de evaporare scoate din rezervor o cantitate de căldură într-o secundă:
unde este căldura specifică de evaporare a apei la o temperatură. - masa de apă evaporată într-o secundă. Această masă este proporțională cu diferența dintre densitatea vaporilor saturați la o temperatură și umiditatea absolută a aerului. și, de asemenea, la coeficientul K, care depinde de viteza debitului de aer și a zonei S și este invers proporțional cu presiunea atmosferică:
Combinând formulele (6) - (8) cu. obținem raportul la echilibru termic - formula psihometrică:
unde este constantă psihrometrul, în funcție de design și temperatură.
Pe baza formulei psihometrice, sunt compilate tabele psihometrice pentru calculul umidității absolute și relative, în funcție de indicațiile termometrelor uscate și umede (a se vedea tabelul 2).
Constanta psihrometrului poate fi determinată dacă este cunoscută umiditatea absolută e, conform formulei (9):
1. Determinați valoarea medie a temperaturii de rouă de la trei măsurători utilizând un higrometru de condensare. Datele trebuie introduse în tabelul A.
2. Din tabelul 1, determinați densitatea de vapori saturată la temperatura de rouă (e) și la temperatura camerei (E). Calculați umiditatea relativă r. utilizând formula (3).
3. Din tabelul 1, se determină presiunea parțială p a vaporilor de apă.
1. Cu atenție (pentru a preveni curgerea apei pe bec uscat) apă distilată pentru a umezi gazon, care este înfășurat dintr-un rezervor termometre Psihrometru, pornirea ventilatorului. Atunci când utilizați un psihometru cu un ceasornic, cheia acestuia trebuie acționat cu atenție. În cazul evaporării la starea de echilibru, măsurați de cinci ori temperatura termometrelor uscate (t1) și umede (t2). Rezultatele sunt introduse în Tabelul B. Folosind Tabelul 2, determinați umiditatea relativă a aerului r.
2. Folosind formula (3), calculați valoarea umidității absolute e.
3. Determinați presiunea atmosferică folosind un barometru și calculați constanta psihrometrului A prin formula (10).
4. Calculați erorile de măsurare.
Partea I. Hidrometru de condensare
1. Formulați ecuația de bază a teoriei moleculare-cinetice a gazelor ideale și a ecuației Mendeleev-Clapeyron. Ce procese termodinamice sunt descrise folosind această ecuație?
2. Ce se numește presiune parțială? Formulează și justifică legea lui Dalton.
3. Obțineți o relație între presiunea parțială a vaporilor de apă pvp și densitatea ei e pe baza ecuației Mendeleev-Clapeyron.
4. Ce este aburul saturat? Ce corespunde valorii maxime a umidității absolute E?
5. Care este relația dintre presiunea saturată a vaporilor de apă și valoarea maximă a umidității absolute?
6. Ce este umiditatea absolută și relativă? Care este relația dintre ele?
7. Care este "punctul de rouă"?
8. Cum determinați umiditatea aerului cu un higrometru compensator?
9. Cum determini umiditatea cu ajutorul psihometrului Assmann?
1. Trofimova TI Curs de fizică. M. Vyssh.shk. 1985, Ch. 8, §§ 41-43.
2. Savelyev I.V. Curs de fizică generală. Cartea 1. Mecanică · Fizica moleculară. M. "Science", 1989, capitolul 9 din § 61.62.
3. Atelier de lucru privind fizica generală. Ed. prof. V.F.Nozdreva. M. "Educația", 1971, Ch. 2, P.118.
PRESIUNE ȘI DENSITATE
Din vapori de apă saturată
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: