Влажность воздуха

Воздух как свободной атмосферы, так и закрытого помещения всегда содержит водяные пары. Степень насыщения воздуха водяными парами, или влажность воздуха, оказывает большое влияние на жизненные процессы. Длительное пребывание живого организма в микроклимате с отклоняющейся от нормы влажностью может привести к неблагоприятным физиологическим изменениям. Поэтому изучение и определение влажности очень важно биологии.

Влажность – количество паров воды, содержащихся в воздухе можно характеризовать плотностью паров, т.е. их массой в единице объема. С другой стороны, наличие водяного пара обусловливает определенное давление пара (парциальное давление), выражаемое часто в мм.рт.ст., следовательно, влажность может быть измерена в мм. рт.ст.

Для числовой характеристики влажности воздуха употребляются следующие понятия:

1. Абсолютная влажность d – количество водяного пара, содержащегося в воздуха при данной температуре. Выражается абсолютная влажность в единицах плотности (г/м³ ) или в единицах давления ( Па, мм.рт.ст.).

2. Максимальная влажность D – количество водяного пара, который мог бы насытить воздуха при данной температуре, (находится по таблицам). Максимальная влажность также измеряется в г/м³ , Па или мм.рт.ст.

3. Относительная влажность f – отношение абсолютной влажности к максимальной при той же температуре: . Относительная влажность показывает степень насыщения воздуха водяными парами, измеряется в процентах.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Оборудование: психрометр бытовой, аспирационный психрометр, барометр.

Вопросы к допуску:

1.Какие характеристики влажности вы знаете?

2.На каком физическом принципе основано действие психрометра?

3.Как определяются характеристики влажности с помощью психрометра?

Содержание и метод выполнения работы

Для определения влажности воздуха имеются различные методы.

Метод точки росы. В зависимости от изменения температуры при изменении упругости (давления) пара воздух может быть в большей или меньшей степени насыщен водяными парами. Чем выше температура, тем при прочих равных условиях выше упругость насыщенного пара. Понижением температуры можно достичь насыщения пара независимо от его упругости.

Температура, при которой водяной пар, имеющийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы, т. к. при давнейшим понижением температуры пар конденсируется – «выпадает роса». Упругость насыщенного пара, конденсирующегося при точке росы, равно упругости паров при температуре окружающего воздуха. Таким образом, точка росы характеризует абсолютную влажность при данной температуре.

Метод психрометра. Этот метод определения влажности основан на зависимости скорости испарения воды от влажности окружающего воздуха.

Психрометр состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных на одном штативе. Шарик одного из них обернут батистовой тканью и помещен в резервуар с водой – влажный термометр. Испарение воды с поверхности шарика влажного термометра вызывает его охлаждение. Температура при этом понижается до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие, при котором поглощение тепла испаряющейся жидкостью полностью компенсируется притоком количества теплоты из окружающей атмосферы и температура его остается постоянной, несмотря на продолжающиеся испарение воды. Тепловое равновесие возможно лишь при условии, что термометр получает в единицу времени столько же тепла, сколько он теряет вследствие испарения воды с его поверхности. Количество теплоты, получаемое термометром за единицу времени, определяется по закону Ньютона:

,

где коэффициент теплопроводности, соответственно температуры сухого и влажного термометров, поверхность, через которую подводится тепло (поверхность, с которой происходит испарение). Количество тепла, теряемое вследствие испарения, пропорциональна скорости испарения:

, (4.2)

где скорость испарения – величина, измеряемая количеством воды, испаряющейся с единицы площади поверхности в единицу времени, коэффициент пропорциональности.

Скорость испарения по закону Дальтона определяется выражением:

, (4.3)

где поверхность, с которой происходит испарение, атмосферное давление, максимальная влажность пара при температуре влажного термометра, абсолютная влажность, коэффициент пропорциональности, которая зависит от скорости движения воздушных слоев над испаряющейся поверхностью.

Подставляя (4.3) в (4.2), получим:

.

Вследствие теплового равновесия или:

. (4.4)

Решая уравнение (4.4) относительно , получим:

. (4.5)

Выражение , называют психрометрическим коэффициентом или психрометрической постоянной. В этом случае (4.5) можно записать в виде:

(4.6)

Эта формула называется формулой Ренью. Значение можно определить из формулы (4.7):

. (4.7)

Все величины, кроме абсолютной влажности, могут быть найдены непосредственно.

Более удобным и точным является аспирационный психрометр. В аспирационном психрометре шарики сухого и влажного термометров заключены внутри металлических кожухов, которые служат для защиты от излучения окружающих тел. При помощи небольшого вентилятора, расположенного в верхней части прибора, внутри кожухов создаются потоки воздуха, имеющие определенную скорость.

Упражнение 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА БЫТОВЫМ

ПСИХРОМЕТРОМ

Порядок выполнения работы

Этот метод часто применяется в гигиенической практике. Зная показания психрометра, можно непосредственно определить абсолютную и относительную влажность. Таблицей пользуются следующим образом: в крайней вертикальной графе слева находят температуру влажного термометра. В верхней горизонтальной графе находят разность температур, соответствующую разности показании сухого и влажного термометров. Из графы «разность» опускают перпендикуляр на горизонталь, соответствующую температуре влажного термометра. На пересечении этих линий и будет значение относительной влажности, выраженное в процентах, а рядом указывается значение абсолютной влажности.