Влажность воздуха_Лабораторная работа

Лабораторная работа

Измерение относительной влажности воздуха

Цель работы: овладеть практическим приемом определения относительной влажности воздуха с использованием термо­метра и психрометрической таблицы.

Оборудование: термометр, стакан с водой комнатной темпе­ратуры, стержень штатива с муфтой и лапкой, лоток, укладоч­ный короб.

Дополнительное оборудование: нить, кусочек марли, психро­метрическая таблица.

Теоретическая часть.

Влажность воздуха.

Совершаемый в атмосфере Земли кругово­рот воды, сопровождаемый преобразованием энергии, подобен ра­боте гигантской тепловой машины. Источником энергии здесь слу­жит солнечное излучение, а «рабочим» веществом — водяной пар. Наличие водяных паров в воздухе является необходимым условием существования жизни на земном шаре. Впрочем, для жи­вотного и растительного мира неблагоприятен как сухой, так и слишком влажный воздух. Умеренная влажность воздуха создает необходимые условия для нормальной жизни и деятельности человека. Избыточная влажность вредна для ряда производственных процессов, при хране­нии продуктов и материалов. Как же оценить степень влажности воздуха, то есть количество содержащихся в нем водяных паров? Такая оценка особенно важна для состав­ления прогноза погоды, поскольку содержание водяных паров в атмосфере служит одним из важнейших факторов, определяющих погоду. Без знания влажности воздуха не­возможно сделать прогноз погодных условий, столь необ­ходимый для сельского хозяйства, транспорта и ряда других отраслей народного хозяйства. Чтобы узнать, сколько со­держится в воздухе пара, в принципе можно пропустить определенный объем воздуха сквозь вещество, поглощаю­щее водяной пар, и так найти массу пара, находившегося в 1 м³ воздуха.

Количество водяного пара, содержащегося в 1 м³ воздуха, назы­вают абсолютной влажностью воздуха.

Если в воздухе объемом V содержатся водяные пары мас­сой т, то, очевидно, в каждой единице объема воздуха коли­чество водяных паров будет равно: . Таким образом, абсолютная влажность воздуха измеряется плотностью находящегося в нем водяного пара и, следовательно, еди­ница абсолютной влажности воздуха в СИ имеет наименова­ние 1  кг/м³.

Абсолютная влажность как таковая еще не определяет погодно-климатических условий. Решающую роль в формировании этих ус­ловий играет температура воздуха. При одной и той же абсолютной влажности воздух в зависимости от температуры вызывает ощуще­ние сухой или сырой погоды. Все дело в том, насколько близок нахо­дящийся в воздухе пар к состоянию насыщения. Если температура низкая, то данное количество водяного пара в воздухе может ока­заться очень близким к насыщению, то есть воздух будет сырым. При более высокой температуре то же количество водяного пара далеко от насыщения, и воздух сухой. На­пример, при абсолютной влажности 6 мм рт. ст. жаркий июльский воздух будет далек от насыщения, но в прохлад­ный осенний день это же количество водяного пара может насыщать его так, что в воздухе появится туман, морось. (Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным. Динамическое равновесие устанавливается тогда, когда число молекул, покидающих жидкость в единицу времени, равно числу молекул, возвращающихся в неё.).

Влажность воз­духа становится максимально возможной, когда водяные пары, находящиеся в атмосфере, достигают состояния на­сыщения. Поэтому, чем ближе водяные пары, находящиеся в воздухе, к состоянию насыщения, тем воздух является более влажным. Для суждения о степени влажности воздуха важно знать, близок или далек водяной пар, находящийся в нем, от состояния насыщения. С этой целью вводят понятие относитель­ной влажности r.

Относительной влажностью воздуха называют выраженное в процентах отношение абсолютной влажности  к плотности на­сыщенного пара  при данной температуре:                          

                                                            (1)

Относительную влажность воздуха обычно выражают в процентах. Так, если относительная влажность воздуха равна 70%, то это значит, что абсолютная влажность состав­ляет 70% от максимально возможной при данной темпе­ратуре.

Точка росы.

Температура, при которой находящийся в воздухе пар приходит в состояние насыщения, называют точкой росы. В этом случае относительная влажность воздуха равна 100 %, а процессы испарения воды и конденсации пара идут одинаково интенсивно.

Жителям средних широт хорошо известно, что при ясной погоде в конце августа и в начале сентября обычно ночная температура воздуха бывает значительно ниже дневной. В предрассветные часы она опускается ниже точки росы. Тогда на траве, листьях деревьев, металлических крышах появляется роса, а в низинах над озерами, реками и болотами повисает туман, состоящий из очень мелких капелек воды.

Психрометр.

При определении влажности воздуха пользуются специальными приборами — гигрометрами (от греч. гигрос — влаж­ный) и психрометрами (от греч. псих-рос - холодный).

Достаточно высокую точность изме­рения обеспечивает психрометр Авгус­та (рис. 1). Он состоит из двух термо­метров: сухого и смоченного (влажного), укрепленных на общем основании. Резервуар одного из термометров обмотан марлей и опущен в сосуд с водой. Вода по марле (явление капиллярности) поднима­ется вверх и увлажняет марлю (поэтому один из термометров называют влажным, а другой — сухим). Сухой термометр измеряет температуру окружающего воздуха. Если водя­ные пары не насыщают пространство, то вода                                          Рис. 1.

испаряется из марли, влажный термометр охлаждается и его показания становятся ниже показаний сухого. Разность температур между показаниями сухого и влажного термометров называ­ется психрометрической разностью. Чем более влажен воз­дух, тем меньше психрометрическая разность. Таким обра­зом, по величине психрометрической разности можно судить о влажности воздуха. При насыщении воздуха водяными па­рами оба термометра показывают одинаковую температуру (психрометрическая разность равна нулю). По психрометру определяют температуру воздуха и психрометрическую разность, а затем по психрометрической таблице (таблица 1) находят относительную влажность воз­духа.

В данной таблице каждой горизонтальной строке соответствует показание сухого термометра психрометра, а каждому вертикальному столбцу – разность показаний сухого и влажного термометров. На пересечении горизонтали и вертикали получаем влажность воздуха.

При нормальной трудовой деятельно­сти взрослый человек вследствие испа­рения влаги с поверхности кожи теряет около 2 кг воды в сутки. Повышенная или пониженная потеря воды в зависи­мости от влажности воздуха отрицатель­но сказывается на самочувствии челове­ка. Медико-биологические исследования показали, что оптимальная относитель­ная влажность воздуха в жилых помещениях должна быть около 60%.

Гигиеническое значение влажности воздуха.

Влаж­ность воздуха имеет большое гигиеническое значение в жизни человека. В интервале температур 25—30 °С нормаль­ная жизнедеятельность человека сохраняется при относи­тельной влажности воздуха 40—60%. При снижении влаж­ности воздуха ниже 30% воздух становится сухим. В сухом воздухе резко усиливается испарение влаги со слизистых оболочек, возникают неприятные ощущения сухости во рту и в горле, образуются глубокие трещины губ, снижаются защитные функции верхних дыхательных путей.

Повышенная влажность (выше 70%) также отрицательно влияет на организм человека как при высоких, так и при низких температурах. При высокой температуре воздуха и повышенной влажности человек сильно потеет, но испаре­ния влаги с поверхности тела не происходит, что приводит к перегреву организма и «тепловому удару». При низких температурах повышенная влажность воздуха, наоборот, приводит к сильному охлаждению организма, так как во влажном воздухе резко увеличиваются потери энергии пу­тем конвекции и теплопроводности.

                                                                              Таблица 1.

Психрометрическая таблица

Практическая часть.

1. Ход работы.

Из укладочного пенала извлекают необходимое для работы оборудование, крышку пенала устанавливают на место.

В начале работы определяют и записывают показания сухого термометра .

Затем вокруг резервуара с подкрашенной жид­костью наматывают 2-3 слоя марли и закрепляют их нитью. Тер­мометр закрепляют в вертикальном положении лапкой штатива. Подносят к нему снизу стакан и погружают марлю в воду. После того, как марля пропитается водой, стакан убирают и начинают наблюдать за показаниями прибора.

Общий вид экспериментальной установки на этом этапе опы­та показан на рисунке 2.

Рис. 2.

В тот момент, когда пони­жение температуры прекра­тится, снова записывают его показание .

По разности двух записанных значений темпе­ратуры , используя психромет­рическую таблицу, определя­ют относительную влажность воздуха в помещении класса.

2. Задание.

В тетрадках должны быть записаны значения температур (с пояснениями), вычислена их разность, записано значение относительной влажности воздуха.

Сделайте вывод о проделанной работе.