Министерство образования и науки

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Череповецкий государственный университет

Кафедра физики

лабораторный практикум

по курсу

«Молекулярная физика.»

Лабораторная работа

«Определение влажности воздуха»

Выполнил: студент гр. 1ТФб-00-11оп

Храмцов А. Ю.
Проверил:

Казаков В. В.

Отметка о зачёте:

Определение влажности воздуха

Цель работы: освоить методы измерения влажности воздуха.

Теоретическая часть. масса водяных паров, содержащихся в одном кубическом метре воздуха, называется абсолютной влажностью.

При известных условиях водяной пар может конденсироваться. Предельное количество паров, которое может находиться в воздухе не конденсируясь в жидкость зависит от температуры: чем выше температура, тем больше это количество. Конденсацию водяных паров можно осуществить двумя способами: увеличение количества пара в единице объёма или понижение температуры при неизменном количестве пара в единице объёма. Если в воздухе находится максимальное количество водяного пара, которое при данной температуре может в нём оставаться, не обращаясь в жидкое состояние, то говорят, что пары находятся в насыщенном состоянии.

Температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе становится насыщенным, называется точкой росы.

Большинство явлений, зависящих от влажности, например, быстрота испарения, высыхания различных веществ, строительных материалов, тканей, увядание растений, состояние организма человека и т.п. зависит не от количества паров, находящихся в атмосфере, а от того, близко или далеко это количество от насыщения, то есть от относительной влажности.

Относительной влажностью называется количество водяных паров m, находящихся в одном кубическом метре воздуха (абсолютная влажность), к количеству водяных паров M, необходимому для насыщения воздуха при данной температуре.

Обычно это отношение выражается в процентах.

Содержание влаги в насыщенном паре при атмосферном давлении 10⁵ Па (760 мм. рт. ст.) определено и содержится в таблицах. Но в условиях варьирующихся давлений и температур пользование таблицами затруднительно. Поэтому принято определять влажность не массой водяного пара, а его парциальных давлением.

Так как парциальное давление пара пропорционально его массе в единице объёма, и масса водяного пара одного кубического метра воздуха, выраженному в мм. рт. ст., то абсолютной влажностью называется парциальное давление (упругость водяного пара), находящегося в воздухе пот данной температуре.

Давление насыщенных паров воды и их масса в одном кубическом метре воздуха в зависимости от температуры
Температура, °С	Давление насыщенных паров		Масса насыщенного водяного пара в единице объёма, г/м³
Температура, °С	мм. рт. ст.	бар	Масса насыщенного водяного пара в единице объёма, г/м³
−40	0,145	0,19	0,16
−30	0,382	0,51	0,46
−20	0,940	1,26	1,08
−10	2,14	2,86	2,37
	4,08	6,11	4,86
	6,1	8,72	6,84
	9,21	12,27	9,41
	12,7		12,8
	17,5	23,37	17,3
	31,8	42,43	30,4
	56,4	73,78	51,1

Абсолютная влажность измеряется в единицах давления. В системе СИ — (паскалях — Па). На практике — в мм. рт. ст. или барах = 7,6 × 10⁻³ мм.рт.ст. = 10 бар.

Относительной влажностью воздуха называется отношение парциального давления водяных паров, находящихся в воздухе при данной температуре, к давлению, паров, насыщающих воздух при той же температуре:

p — абсолютная влажность, то есть парциальное давление паров при данной температуре t;

p_нас — парциальное давление паров, насыщающих воздух при той же температуре, то есть максимально возможное пот данной температуре парциальное давление паров.

Зависимость давления, насыщенного водяного пара от температуры, тщательно изучена, и существуют специальные таблицы давления насыщенного пара для различных температур.

Непосредственно можно измерить только суммарное давление воздуха. Парциальное давления водяного пара можно определить только косвенным путём.

Прибор для измерения влажности по рассматриваемому методу называется психрометром Августа или Ассмана в зависимости от конструктивного исполнения, но в каждом из них имеется два термометра, у одного из которых ртутный резервуар обернут слоем смоченного батиста.

Но время измерения температуры термометры интенсивно обдуваются воздухом. Вследствие испарения влаги температура омоченного термометра t_в устанавливается ниже температуры сухого t_с.

Эта разность температур пропорционально разности между упругостью p_в водяного пара, насыщенного пространство при температуре влажного термометра, и упругостью p пара, имеющего место в действительности.

При установившемся динамическом равновесии между скоростями испарения воды и удаления насыщенного пара с поверхности влажного термометра он перестаёт охлаждаться тогда, когда расход тепла на испарение воды за время τ будет равен притоку тепла за то же время из окружающей среды. По закону Ньютона приток тепла Q составляет:

а — коэффициент зависящий от рода поверхности (коэффициент теплоотдачи);

S — площадь поверхности;

t_c −t_в — разность температур окружающей среды и тела.

Расход тепла на испарение за время τ пропорционален скорости испарения:

По закону Лальтона скорость испарения υ определяется формулой:

с — постоянная, зависящая от скорости испарения окружающего воздуха;

S — площадь поверхности, в которой происходит испарение;

H — атмосферное давление;
p_н — упругость паров при температуре испаряющейся жидкости;
p — упругость паров, действительно находящихся в воздухе.

Подставляя формулу 3-и во 2-ую и приравнивается полученное выражение правой части формулы 1-ин:

Из выражения 4 можно определить давления пара, находящегося в воздухе — абсолютную влажность.

Постоянная А определяется, как правило, опытным путём и только её величиной отличаются друг от друга психрометры. Для используемого в работе психрометра Ассмана постоянная A = 0.0005 град⁻¹.

Зная абсолютную влажность p легко определить относительную влажность:

Практическая часть. Для того, чтобы определить влажность воздуха, нужно:

1. Завести пружину вентилятора и наблюдать за показаниями сухого и влажного термометров;

2. Записать показания обоих термометров по окончанию понижения температуры;

3. По таблице упругости определить давление насыщенного пара p_в при температуре t_в;

4. Вычислить абсолютную влажность воздуха по формуле 4-е, подставляя значения H = 10⁵ и A = 0.0005 град⁻¹;

5. Вычислить относительную влажность воздуха φ, определяя по таблице давление насыщенного пара p_нас при температуре воздуха в комнате по показателям сухого термометра t_c;

6. Определить относительную влажность, пользуясь психометрическими таблицами;

7. Пользуясь формулой 4-е и данными таблицы определите при какой температуре начинается выпадение росы;

8. Определить, сколько выпадет росы при снижении температуры в лаборатории на 5°С;

9. Определить, на сколько уменьшиться относительная влажность воздуха при повышении температуры на 10°C.

Результаты нужно ввести в виде таблице (форма 1).

12 3 Следующая ⇒