Методические указания к выполнению лабораторной работы по Физике

ЛАБОРАТОРНАЯ   РАБОТА 

Раздел 2. Основы молекулярной физики и термодинамики.

Тема 2.3. Основные свойства паров, жидкостей, твердых тел.

Тема: Определение относительной влажности воздуха с помощью психрометра

Цель работы:  Используя показания лабораторного прибора и данные справочных таблиц научиться рассчитывать относительную влажность воздуха. 

Оборудование: – термометр, психрометр.

Теория: В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары, поэтому воздух влажный. От влажности воздуха зависит жизнь растений, животных и человека, поэтому влажность надо уметь измерить. Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность _а определяется массой водяного пара, содержащегося в 1м³ воздуха, иначе говоря, плотностью водяного пара при данной температуре.

Абсолютную влажность воздуха определяют по точке росы. По величине абсолютной влажности нельзя судить о степени влажности воздуха, так как при одинаковой массе водяного пара в нем, но большей температуре, воздух суше, а при меньшей температуре он будет влажнее.

Чтобы определить степень влажности воздуха, т.е. судить о том, какой он: сухой или влажный, надо знать, насколько близок водяной пар к состоянию насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности. 

Относительная влажность В показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности водяного пара _Н , насыщающего воздух при данной температуре:

P^a _100%                            

                                                                                              B _{=     }

P_H Влажность воздуха не может быть больше 100%.

Если воздух, в котором содержится насыщенный водяной пар, нагреть, то пар перестанет быть насыщенным, хотя плотность водяного пара в нем не изменится. При этом относительная влажность воздуха уменьшится, т.е. воздух станет суше.

Температуру, при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы, потому что, если водяной пар охладить до температуры ниже точки росы, то выпадет роса.

Приборы для измерения влажности воздуха, называются гигрометрами и психрометрами.

Психрометр Августа состоит из двух термометров, укрепленных на вертикальном штативе. Один термометр сухой, а другой влажный, потому что его конец обернут ватой или марлей, нижний конец которой опущен в открытый сосуд с жидкостью (вода или спирт).

Когда воздух сухой, вода испаряется с марли, вследствие чего её внутренняя энергия уменьшается, ведь воду покидают молекулы с наибольшей кинетической энергией, самые “быстрые”. С уменьшением внутренней энергии марли её температура понижается, поэтому влажный термометр показывает более низкую температуру, чем сухой.

 Чем суше воздух, тем интенсивнее происходит процесс испарения воды с марли и тем больше разность в показаниях сухого и влажного термометров, которую называют психрометрической разностью температур. И наоборот, чем воздух влажнее, тем эта разность меньше, так как процесс испарения влаги с марли протекает менее интенсивно. Когда влажность воздуха равна 100%, т.е. когда водяной пар в воздухе насыщенный, показания сухого и влажного термометров одинаковы.

 Таким образом, по психрометрической разности температур можно судить о влажности воздуха. Созданы специальные психрометрические таблицы, в которых каждой психрометрической разности температур совместно с показаниями сухого термометра соответствует определенная относительная влажность.

Порядок выполнения работы: 

Работа с психрометром

1.     Проверить наличие воды в стаканчике психрометра и при необходимости долить её.

2.     Определить температуру сухого термометра.

3.     Определить температуру смоченного термометра.

4.     Результаты измерений занести в таблицу.

5.     Используя психометрическую таблицу – определить относительную влажность.

6.     Результаты вычислений относительной влажности сравнить и сделать вывод.

Сделать вывод по работе.

Вопросы для подготовки к защите лабораторной работы

1.      Можно ли зная абсолютную влажность воздуха с уверенностью сказать:  сухой это воздух или влажный и почему?

2.      Почему показания смоченного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра?   При каком условии разность показаний термометров наибольшая?

3.      Что такое точка росы? 

4.      Что такое испарение? При каких условиях происходит?

5.      Что такое кипение? От чего зависит температура кипения?

6.      Какой пар называется насыщенным? Ненасыщенным?

7.      При каких условиях происходит переход насыщенного пара в ненасыщенный?