Лабораторная работа определение относительной влажности воздуха кратко

Обновлено: 04.07.2024

С помощью 3 "сухих" и 3 "влажных" термометров определяем температуру воздуха. По разности показаний термометров, используя психрометрическую таблицу, определяем влажность воздуха в аудитории.

Вложение	Размер
opredelenie_vlazhnosti_vozduha.doc	41.5 КБ

Предварительный просмотр:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Научиться пользоваться психрометрической таблицей для определения влажности воздуха.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Сухой и влажный термометр – 3 комплекта

2. Психрометрическая таблица.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов: азота (N 2 ), кислорода (О 2 ), углекислого газа (СО 2 ), водорода (Н 2 ) и ряда других. В воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела. По закону Дальтона давление воздуха равно сумме парциальных давлений составляющих его газов:

Р возд = Р N + Р О + Р СО + Р Н О

Абсолютная влажность (парциальное давление водяного пара) – давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали. Ее выражают в единицах давления – Па (Паскалях) или мм рт. ст. (миллиметрах ртутного столба).

Абсолютной влажностью называют и содержание паров воды в единице объема воздуха. В этом случае ее выражают в единицах плотности – кг/м 3 .

По парциальному давлению водяного пара нельзя судить о том, насколько водяной пар далек от насыщения, а именно от этого зависит интенсивность испарения воды (или ее конденсация) и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. Поэтому вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре далек от насыщения – относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:

Влажность воздуха измеряют с помощью особых приборов: гигрометров и психрометров. Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется и, благодаря этому, термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и тем более высокую температуру показывает этот "влажный" термометр. По разности температур термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Снять показания трех "сухих" и трех "влажных" термометров, обращая внимание на цену деления термометров.
По показаниям термометров сгруппировать их в три пары: "сухой - влажный". Определить разность показаний в каждой паре.
Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность воздуха для каждой пары термометров.
Определить среднее значение относительной влажности воздуха по формуле:

5. Определить погрешности измерений:

абсолютную – Δφ = ; Δφ ср. =

относительную – δφ ср. = %

6. Оформить отчет. Данные опытов и результаты вычислений занести в таблицу.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Лабораторная работа

Определение влажности воздуха

Цель работы: закрепить понятие о влажности воздуха и способах ее измерения; определить абсолютную и относительную влажность воздуха, точку росы;

приборами для измерения влажности воздуха – психрометром.

Краткая теория.

В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютной влажностью воздуха  _а - называется плотность водяных паров, находящихся в воздухе при данной температуре.

Относительная влажность воздуха  показывает сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:

Для жилых помещений нормальной влажностью считается относительная влажность, равная 40 - 60 %. О влажности воздуха можно судить только по относительной влажности, так как при одной и той же абсолютной влажности в зависимости от температуры воздух может казаться или сухим или влажным.

Относительную влажность воздуха можно определить с помощью психрометра.

Психрометр или п сихрометр Августа (см.рисунок) состоит из двух термометров: сухого и увлажненного. На шарике увлажненного термометра закреплен фитиль, конец которого опущен в чашечку с водой. Вода, испаряясь с фитиля забирает от термометра тепло, поэтому показания увлажненного термометра ниже, чем у сухого. По показанию сухого и разности показаний сухого и увлажненного термометров с помощью психрометрической таблицы находится относительная влажность воздуха.

Температура, при которой охлажденный воздух становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы Т _р

При точке росы абсолютная влажность воздуха равна плотности насыщенного пара ρ₀= ρ _a

Запотевание холодного предмета, внесенного в теплую комнату, объясняется тем, что воздух вокруг предмета охлаждается ниже точки росы и часть имеющихся в нем водяных паров конденсируется.

Порядок выполнения работы:

Снять показания психрометра в различных частях класса.

Пользуясь психрометрической таблицей определить относительную влажность воздуха.

Результаты в таблицу:

Местоположение психрометра

Показания сухого термометра,

Показания увлажненного термометра,

Разность показаний сухого и увлажненного термометров,

Относительная влажность воздуха,  , %

Абсолютная влажность воздуха,  _а, кг/м 3

Сделать выводы по работе.

Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

Почему показания влажного термометра психрометра меньше показаний сухого термометра? При каком условии разность показаний термометров наибольшая?

Температура в помещении понижается, а абсолютная влажность остается прежней. Как изменится разность показаний термометров психрометра?

Почему после жаркого дня роса бывает более обильна?

Относительная влажность воздуха при 200С равна 58%. При какой температуре выпадает роса?

Относительная влажность воздуха при температуре 293 К равна 44 %. Что показывает увлажненный термометр психрометра?

В комнате объёмом 150 м 3 при температуре 300 К содержится 2,07 кг водяных паров. Определите относительную и абсолютную влажность воздуха.

Определение относительной влажности

по психрометрической таблице

Определение относительной влажности по психрометрической таблице осуществляется следующим образом. По вертикальному левому столбцу температур психрометрической таблицы отмечается величина температуры, соответствующая температуре сухого термометра t _c . По горизонтальной верхней строке психрометрической таблицы выбирается столбец, соответствующий разности температур сухого и увлажненного термометров (т. е t _c - t _у). В точке пересечения горизонтальной строки, соответствующей показаниям сухого термометра t _c и вертикального столбца, соответствующего разности температур t _c - t _у считывается величина относительной влажности воздуха (в процентах) для данных условий проведения опыта.

Показания сухого термометра 18 0 С (291 К)

а показания увлажненного термометра 15 0 С (288 К)

находим разность показания сухого и увлажненного термометров

t _c - t _у = 18 0 С-15 0 С = 3 0 С (3 К)

В вертикальном столбике найдем показания сухого термометра (18 0 С), а горизонтальной строке разность показаний сухого и увлажненного термометров(3 0 С), и на пересечении данных показаний находим относительную влажность воздуха φ=73%

Определение абсолютной влажности

А) Определение абсолютной влажности по известному объему воздуха и содержанию водяного пара выполняется по уравнению

Например:

В 6 м 3 воздуха содержится 62 г водяного пара.

m _{водяного пара}=62 г=62·10 -3 кг

Тогда абсолютную влажность можно рассчитать:

Б) Определение абсолютной влажности по известной относительной влажности воздуха и температуре воздуха (показанию сухого термометра психрометра) выполняется по формуле

Например:

Относительная влажность воздуха φ=73%

температура воздуха (показания сухого термометра) 18 0 С (291 К)

По таблице определяем плотность насыщенного водяного пара ( ρ ₀ ) при данной температуре ( 18 0 С)

По формуле рассчитываем абсолютную влажность воздуха:

Определение точки росы

При точке росы абсолютная влажность воздуха равна плотности насыщенного пара

В колонке плотности находим значение наиболее близко совпадающее со значением ρ_a и проецируем на колонку температур, полученное значение и есть точка росы Т_р

Абсолютная влажность воздуха равна:

Находим в колонке плотности находим значение наиболее близко совпадающее со значением ρ _a. В данном случае это Проецируем в горизонтальном направлении на колонку температур; полученное значение 13 0 С и есть точка росы

Для человека комфортный уровень влажности составляет от 40 до 60%. Когда работает центральное отопление, влажность в помещениях падает до 25%.

В ЧЕМ ОПАСНОСТЬ СУХОГО ВОЗДУХА?

• Дискомфорт, усталость, болезни. Сухой воздух препятствует попаданию кислорода в систему кровообращения, Симптомы недостаточного потребления кислорода - истощение, плохая концентрация, усталость.

• Увеличивается восприимчивость к инфекции. Самоочищающая способность бронхиальной трубы уменьшается из-за вдыхаемого сухого воздуха, в результате чего увеличивается восприимчивость к инфекциям и различным респираторным заболеваниям.

• Сухость кожи. Недостаток влаги в воздухе ускоряет испарение воды с кожи. За сутки кожа теряет около 1/2 литра воды, а в зимнее время - до литра. Она становится сухой, грубой и начинает шелушиться, выглядит старой и некрасивой.

• Сухость глаз. Невлажный воздух также вызывает дополнительные раздражения у тех, кто носит контактные линзы.

• Гибнут растения. Их листья становятся коричневыми, со сморщенными кончиками, бутоны и цветки засыхают и опадают.

• Расстроенные музыкальные инструменты.

Расстроенные музыкальные инструменты - также результат недостаточной влажности воздуха.

• Трещины на предметах из дерева. Если в помещении постоянно сухой воздух, мебель и другие деревянные предметы постепенно теряют изначальный внешний вид. Они начинают ссыхаться и со временем появляются трещины.

Есть два способа борьбы с сухим климатом: с помощью пульверизатора (опрыскивателя) - способ простой, дешевый, но не слишком эффективный. Наиболее оптимальный вариант - установить в квартире увлажнитель воздуха.

ЧТО ТАКОЕ УВЛАЖНИТЕЛЬ?

ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ УВЛАЖНИТЕЛИ

Принцип работы: внутри прибора находится специальная сетка-испаритель, которая постоянно пропитывается водой из резервуара. Встроенный вентилятор засасывает воздух из помещения и направляет его на испаритель, В помещение поступает охлажденный увлажненный воздух.

Для каких целей подходит: для улучшения качества воздуха в квартире; если в доме есть маленькие дети или домашние животные; идеален в квартирах после ремонта или при постоянной запыленности помещения.

Преимущества: в некоторых моделях - дополнительная функция ионизации. Можно подобрать модель, где визуально не видно работу увлажнителя (пар не выходит). Поэтому маленькие дети не будут обращать внимания на прибор. Если закончится вода, то вентилятор увлажнителя будет продолжать работать, влажность при этом поддерживаться уже не будет, на срок службы самого увлажнителя это никак не повлияет.

Недостатки: периодическая замена увлажняющего фильтра.

УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ УВЛАЖНИТЕЛИ

Для каких целей подходит: для улучшения качества воздуха в квартире; для помещений, где есть предметы, требующие особых параметров влажности (цветы, мебель, антиквариат, паркет, музыкальные инструменты).

Преимущества: в некоторых моделях - дополнительная функция ионизации. Есть индикация, показывающая текущую влажность в помещении.

Увлажнители не требуют специального монтажа: все, что вам нужно сделать, - это залить воду в бачок и включить увлажнитель в розетку. Уровень шума низкий, рядом с ним можно спать.

КАК ИЗМЕРЯЮТ ВЛАЖНОСТЬ НА РАССТОЯНИИ?

Чтобы предсказать погоду, надо узнать, откуда и куда движется влажный воздух. Для этого надо уметь определять влажность воздуха на расстоянии. Делают это, например, с помощью датчиков, измеряющих интенсивность инфракрасного излучения Земли, установленных на спутниках. Водяные пары очень сильно поглощают излучение в этом диапазоне, поэтому на фотографиях Земли, сделанных со спутника в этой части спектра, яркость изображения зависит от концентрации водяных паров, находящихся над данной точкой поверхности планеты.

КАКАЯ ВЛАЖНОСТЬ ЛУЧШЕ?

Интересуясь прогнозом погоды, мы редко обращаем внимание на влажность воздуха, считая, что главное - это температура и осадки. Однако излишне сухой воздух с относительной влажностью менее 40% делает сухими слизистые оболочки лёгких и носоглотки, увеличивая риск инфекций и кровотечений. Влажный воздух (>60%) в помещении создаёт идеальные условия для роста плесени и размножения так называемых пылевых клещей, что может вызывать аллергию у лиц, склонных к этим заболеваниям. Кроме того, высокая влажность может стать причиной тепловых ударов, т.к. становится тяжело отдавать избыточное тепло с потом. Увеличение влажности до 70% при температуре 32 °С приводит к кажущемуся росту температуры окружающего воздуха на несколько градусов. Иными словами, нам кажется, что температура воздуха выросла до 41 °С. Наоборот, когда влажность нулевая, те же 32°С ощущаются нами как 28 °С. Поэтому, если вам стало зябко в холодной комнате, то поставьте на пол таз с тёплой водой, влажность воздуха увеличится, и вам станет теплее. Считается, что условиям комфорта соответствует температура 20-22°С при относительной влажности воздуха 45-50%. Известно, что зимой воздух в доме становится таким сухим, что иногда даже першит в горле. Объяснение кроется в зависимости парциального давления насыщенного водяного пара от температуры, ведь в тёплую комнату воздух поступает снаружи, . где парциальное давление водяных паров очень мало. Например, если на улице 0 °С и 50%-ная влажность, то такой воздух после нагрева до 20 °С будет иметь относительную влажность всего 13%, т.е. в 4 раза меньше, чем необходимо для комфорта. Ну а когда за окном мороз, влажность воздуха в доме становится ещё меньше, и приходится прибегать к увлажнителям. Поэтому и комнатные растения зимой рекомендуют, поливать чаще, чем летом.

ПОЧЕМУ ПРОДУКТЫ БЫСТРО ВЫСЫХАЮТ В ХОЛОДИЛЬНИКЕ?

КАК ИЗБЕЖАТЬ ЗАПОТЕВАНИЯ СТЁКОЛ?

Влага из тёплого воздуха конденсируется на холодной поверхности. Из графика давления насыщенных паров от температуры следует, что при влажности 50% нагретый до 20 °С воздух начнёт конденсироваться на поверхностях, если их температура ниже 10°С. Поэтому, когда мы входим с мороза домой, то у нас сразу запотевают очки, а маска для подводного плавания быстро запотевает изнутри при погружении в воду. Автомобилисты страдают от запотевания изнутри окон в неразогретых ещё машинах. Чтобы не дать образоваться скоплению мельчайших капелек на холодном стекле, необходимо уменьшить поверхностное натяжение воды, из которой они состоят. Тогда капелькам станет энергетически выгодно сливаться друг с другом, образуя плёнку воды, которая снова сделает окно или очки прозрачными. Чтобы понизить величину поверхностного натяжения, можно просто натереть куском мыла поверхность стекла, а потом сделать её опять прозрачной, растерев какой-нибудь тряпочкой. Таким же образом работают и фирменные антизапотеватели, цена которых часто зависит от фантазии и корысти их производителей. Кроме того, следует помнить, что в прохладную погоду окна автомобиля изнутри не будут потеть, если: а) воздух постоянно движется у внутренней поверхности стекла и б) стёкла изнутри уже тёплые.

Практическая лабораторная работа по измерению влажности воздуха позволяет познакомиться с понятием влажности воздуха, больше узнать о способах её измерения. Природное явление, оказывающее наибольшее влияние на содержание влаги в атмосфере – процесс испарения воды.

Влажность воздуха – один из важнейших показателей в физике, метеорологии, климатологии и многих других дисциплинах. Значение показателя важно в каждодневной деятельности человека и в быту. При значении этого показателя меньше 40% человек чувствует себя не комфортно.

Цель работы

Оборудование - психрометр бытовой.

Теория

В атмосфере, окружающей нас, всегда присутствует определенное количество молекул воды. Пар в атмосфере появляется, испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растительности. Количество воды в атмосфере меняется в значительных пределах, зависит оно от многих факторов.

Поддержание определенной влажности воздуха, его контроль важен во многих аспектах деятельности человека. При определенных условиях влажности проходят многие технологические процессы, лабораторный анализ, производство продуктов. Отслеживают данный параметр в музеях, книгохранилищах, лечебных учреждениях.

Абсолютная влажность воздуха – показатель, отражающий содержание воды в кубометре воздуха.

Относительная влажность воздуха - это величина, позволяющая оценить, насколько ненасыщен водяной пар. Чем ниже влажность воздуха, тем менее насыщен пар.

Формула для определения:

Парциальное давление пара – давление паров воды при допущении, что отсутствуют другие газы.

Содержание влаги в атмосфере определяют при помощи приборов:

Конденсационный гигрометр - представляет собой установленную на подставке цилиндрическую емкость из металла, с зеркальной крышкой. В верхней части такой емкости есть два отверстия. Первое служит для того, чтобы налить в прибор эфир и установить термометр, вторая соединяется с приспособлением для нагнетания воздуха.

Сквозь коробочку прокачивается воздух. Эфир, испаряясь, охлаждает зеркало. С уменьшением температуры зеркальной поверхности, на ней появляются капли влаги (сконденсировавшийся пар). В этот момент отмечается температура на термометре.

Точка росы – значение температуры, при которой водяной пар конденсируется и выпадает в виде капель.

Используя полученные результаты, сверяясь с таблицей давления насыщенных паров, можно определить влажность воздуха;

Волосной гигрометр - в этом приборе в качестве активного элемента используется волос, чаще человеческий. В основе функционирования прибора заложено свойство волоса удлинятся или укорачиваться, в зависимости от уровня содержания влаги в окружающей атмосфере. Если влажность понижается, волос укорачивается и сдвигает стрелку прибора. Подобный метод измерения может оказаться неточным.

Психрометр - удобный и точный прибор, состоящий из двух термометров, закрепленных на общей рамке. Резервуар одного из них обмотан тканью, погруженной в сосуд с водой. Анализируя разность показаний сухого и влажного термометров, на основании сведений психрометрической таблицы легко определить содержание паров воды в воздухе.

Ход работы

Задание

Используя показания психрометра и данные психрометрической таблицы, выяснить, какова влажность воздуха в помещении.

Внимательно осмотрите психрометр, найдите сухой и влажный термометры. Убедитесь, что в емкости есть вода.

Снимите показания сухого термометра. Они соответствуют температуре воздуха в классе. Внесите данные в таблицу (t_сухого).

Снимите показания влажного термометра, впишите в раздел t_{влажного}.

Рассчитайте разницу между показаниями обоих термометров: Δt.

Пользуясь данной психрометрической таблицей, определите влажность воздуха.

Психрометрическая таблица

Пример полученных данных

Вывод

Ввлажность воздуха в классе 68%, что является нормой (больше 70%).

Цель работы: относительную влажность воздуха в кабинете.

Приборы и материалы: термометр демонстрационный, термометр лабораторный, стакан с водой комнатной температуры, кусок марли, психрометрическая таблица.

Ход работы.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять.

Осторожно! Стекло! Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

С помощью демонстрационного термометра измерьте температуру воздуха в классе – t_сух.
Оберните резервуар термометра лабораторного марлей так, чтобы кончик ткани свободно свисал вниз, и закрепите его ниткой.
Держа термометр за его верхний край, опустите свисающую часть ткани в воду. Вода должна смочить ткань. При этом резервуар термометра должен оставаться выше уровня воды в стакане.
Наблюдая за показаниями термометра, запишите самое низкое показание термометра t_влаж.
С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в классе.

Лабораторная работа № 4.

Измерение относительной влажности воздуха.

Цель работы: относительную влажность воздуха в кабинете.

Ход работы.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять.

Осторожно! Стекло! Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

Подготовка и проведение эксперимента.

С помощью демонстрационного термометра измерьте температуру воздуха в классе – t_сух.

Оберните резервуар термометра лабораторного марлей так, чтобы кончик ткани свободно свисал вниз, и закрепите его ниткой.

Держа термометр за его верхний край, опустите свисающую часть ткани в воду. Вода должна смочить ткань. При этом резервуар термометра должен оставаться выше уровня воды в стакане.

Наблюдая за показаниями термометра, запишите самое низкое показание термометра t_влаж.

С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в классе.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Температура сухого термометра t_сух, 0 С

Температура влажного термометра t_влаж., 0 С

Разница показаний сухого и влажного термометров ∆t, 0 С

Показания
сухого
термометра,
°С

Разность показаний сухого и влажного термометров, °С

Вывод:________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 4.

Измерение относительной влажности воздуха.

Цель работы: относительную влажность воздуха в кабинете.

Ход работы.

Осторожно! Стекло! Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

Подготовка и проведение эксперимента.

С помощью демонстрационного термометра измерьте температуру воздуха в классе – t_сух.

Наблюдая за показаниями термометра, запишите самое низкое показание термометра t_влаж.

С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в классе.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Температура сухого термометра t_сух, 0 С

Температура влажного термометра t_влаж., 0 С

Разница показаний сухого и влажного термометров ∆t, 0 С

Показания
сухого
термометра,
°С

Разность показаний сухого и влажного термометров, °С

Вывод:________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторная работа № 4.

Измерение относительной влажности воздуха.

Цель работы: относительную влажность воздуха в кабинете.

Ход работы.

Осторожно! Стекло! Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой (термометр, стакан, мензурка). Помните, стекло – хрупкий материал, легко трескается при ударах и резкой перемене температуры. Ртуть, содержащаяся в термометре, ядовита! Снимайте данные, не вынимая термометр из жидкости! На столе не должно быть никаких посторонних предметов.

Подготовка и проведение эксперимента.

С помощью демонстрационного термометра измерьте температуру воздуха в классе – t_сух.

Наблюдая за показаниями термометра, запишите самое низкое показание термометра t_влаж.

С помощью психрометрической таблицы определите относительную влажность воздуха в классе.

Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

Температура сухого термометра t_сух, 0 С

Температура влажного термометра t_влаж., 0 С

Разница показаний сухого и влажного термометров ∆t, 0 С

Читайте также: