От чего зависит разность температур показываемых термометрами кратко

Обновлено: 07.07.2024

Психрометром называют прибор, который применяется для измерения влажности воздуха.

Чаще всего психрометры используют для определения показателей относительной влажности воздуха. Такие показатели важны во многих сферах производства, например, там, где используется весовое оборудование, чтобы определить точность показателей или доказать необходимость использования весов влагозащищенных.

Наиболее простым из всех психрометром является психрометр Августа. Этот прибор состоит из двух термометров, которые укреплены на штативе, а также с небольшого резервуара для воды. На один из термометров надевается специальный колпачок из тонкой материи (батиста). Конец материи опускается в резервуар с водой. Этот термометр получил название влажного. Второй термометр остается свободным и называется сухим. Влажный термометр, когда ткань смочена, будет показывать более низкую температуру, чем сухой. Это происходит из-за того, что затрачивается некоторое количество тепла на испарение воды с влажного термометра. Следует учитывать, что чем меньше в окружающем воздухе водяных паров, тем интенсивнее испаряется с влажного термометра и тем большей, в результате, будет разница температур между показаниями двух термометров.

Абсолютную и относительную влажность определяют по специальным формулам, но существуют готовые психометрические таблицы, которые значительно упрощают все расчеты и вычисления. В психометрических таблицах находят величину относительной влажности по отсчетам показателей влажного и сухого термометров.

Для измерения влажности психрометр Августа подвешивают на необходимом месте, смачивают тканевый колпачок и через 10 минут можно производить отсчеты показателей. Однако существует и серьезный недостаток: на показатели данного типа психрометра влияет движение воздуха. Этот недостаток был устранен в психрометрах аспирационного типа.

Аспирационный психрометр Асмана

В психрометре Асмана влажность определяется так же, как и в психрометре Августа: на основе разницы температур, которые показывает влажный и сухой термометры. Но существует и кардинальное отличие – психрометр Асмана в пространстве, которое окружает термометры, имеет постоянную скорость движения воздуха.

Оба термометра в таком психрометре погружены в металлические трубки нижними концами. Эти трубки снизу открыты, а сверху соединяются в одну цилиндрическую трубку. Но это еще не все, трубка содержит в себе еще и внутреннюю трубку, в которой есть ртутный резервуар термометра. Конец соединенной трубки соединен с небольшим вентилятором, который приводится в движение от заводной пружины и создает постоянное движение воздуха.

Вычисление относительной и абсолютной влажности можно произвести с помощью формул или воспользовавшись специальной психометрической таблицей.

Измерение влажности с помощью психрометра Асмана проводится через 3-5 минут после того, как специальной пипеткой будет смочен влажный термометр и специальным ключом заведен вентилятор. Этот тип психрометров является наиболее точным и удобным прибором для измерения влажности.

Вообще все современные психрометры делятся на три категории:

Для описания состояния влажного воздуха используют три температурных параметра:

— температуру по сухому термометру,

— температуру точки росы,
— температуру по мокрому термометру.

Рассмотрим, чем они различаются.

Температура по сухому термометру

Температура по сухому термометру (/_(Т) — эта та температура воздуха, которую непосредственно измеряют с помощью термометра.

В быту для этого используют ртутный или спиртовой термометр (градусник). В технике для этих целей применяют термопары или датчики температуры.

То есть температура по сухому термометру — это научное название обычной температуры воздуха.

Температура точки росы

Если влажный воздух охлаждать при неизменном влагосодержании, процесс может протекать до тех пор, пока температура воздуха не понизится до температуры насыщения, т.к. при дальнейшем охлаждении воздуха из него начнет выпадать влага.

Температура, соответствующая состоянию насыщения влажного воздуха при заданном значении влагосодержания, называется температурой точки росы [1.4].

Температура точки росы (/,,) является предельной температурой, до которой можно охлаждать влажный воздух при постоянном влагосодержании без выпадения конденсата.

При дальнейшем охлаждении воздуха при положительных температурах из него начнет выпадать влага (конденсат) в виде капель (росы). Именно из-за этого параметр и получил такое название.

Если на какой-то поверхности образуются капельки конденсата, то это означает, что температура этой поверхности ниже температуры точки росы окружающего воздуха.

Запотевший стакан с прохладительным напитком, покрытые ледяным узором окна, роса на траве и листьях деревьев — все эти явления связаны с температурой точки росы воздуха.

Температура точки росы (точка росы) может быть определена экспериментально путем измерения температуры охлаждаемой зеркальной металлической пластины, омываемой воздухом, в момент начала появления росы на зеркальной поверхности.

На рис. 1.9 приведена номограмма для определения температуры точки росы по относительной влажности воздуха и температуре воздуха по сухому термометру (при нормальном давлении).

Рис. 1.9. Номограмма для определения температуры точки росы

Температуру точки росы воздуха необходимо знать для правильного проектирования процессов обработки воздуха, прежде всего его охлаждения.

Если воздух контактирует с поверхностью, имеющей температуру ниже, чем температура воздуха по сухому термометру, но выше, чем температура точки росы воздуха, происходит охлаждение воздуха без осушения, т.е. температура воздуха уменьшается, а влагосодержание остается неизменным (рис. 1.10).

Помещая в поток воздуха поверхность, имеющую температуру ниже, чем температура точки росы воздуха, мы вызываем конденсацию влаги на этой поверхности.

Воздух, проходящий вдоль поверхности, при этом не только охлаждается, но и осушается, т.е. температура и влагосодержание воздуха уменьшаются (рис. 1.11).

Именно процесс охлаждения с осушением реализуется в поверхностных воздухоохладителях, где температура теплообменной поверхности воздухоохладителя поддерживается ниже температуры точки росы входящего воздуха.

Тем самым в воздухоохладителе создаются условия для выпадения конденсата из воздуха, и воздух, проходя через воздухоохладитель, не только охлаждается, но и осушается, уменьшая свое влагосодержание.

Рис. 1.11. Охлаждение воздуха с осушением

Универсальный цифровой термометр.

Предлагаемое Вашему вниманию устройство разрабатывалось в качестве домашнего термометра для одновременного контроля температуры в помещении и на улице. Кроме измерения температурных параметров, на дисплей выводится информация о текущем времени и дате.
В качестве датчиков контроля температуры, применены широко распространенные DS18B20. Один датчик устанавливается внутри помещения, другой – снаружи. Принципиальная схема представляет собой микроконтроллер, который управляет 4-х строчным символьным ЖКИ – индикатором и часами реального времени DS1307. Часы реального времени включены по типовой схеме – стабилизация частоты осуществляется кварцевым резонатором 32768 Гц, в качестве резервного источника питания применён литиевый элемент напряжением 3В. Управление от микроконтроллера проводится по шине I2C, реализация данного интерфейса в микроконтроллере – программная. Питание устройство получает от внешнего источника 7-14В через стабилизатор LM7805. С этого же стабилизатора напряжение подаётся на датчики температуры DS18B20. Управление подсветкой индикатора производится кнопкой S4. По умолчанию (после включения устройства) подсветка включена.
Внимание! Проверяйте назначение выводов 1 (общий) и 2 (+5В) используемого ЖКИ. У некоторых производителей индикаторов они могут располагаться наоборот! Неправильное подключение источника питания может вывести ЖКИ из строя!

В принципе, для измерения двух каналов температуры и вывода на дисплей времени и даты, можно было бы использовать и более простой микроконтроллер, например, 16F628A. Однако, в дальнейшем планировалось дополнить устройство датчиками контроля влажности, давления и т.д . Исходя из этого, выбор микроконтроллера и разработка печатной платы выполнялись с "запасом" под новые версии прошивок и введение дополнительных функций.
Настройка режима часы/дата: Нажать и удерживать более трёх секунд кнопку S1.После звукового сигнала отпустить кнопку, на дисплее в позиции часов появится курсор. Кнопкой S2 устанавливается нужное значение, а кнопкой S1 осуществляется переход часы-минуты-число-месяц-день.

В следующей версии прошивки была добавлена функция измерения влажности в помещении. Переключение в режим влажности осуществляется при помощи кнопки S3. Вводимые в схему новые элементы выделены красным цветом. В микроконтроллер для работы с данной функцией необходимо залить версию прошивки 1.1.

В большинстве случаев для измерения влажности применяют емкостные датчики, например, HIH-4000. Однако в основу измерения влажности в данном устройстве положен несколько иной принцип – психрометрический метод.
Данный метод основан на измерении разности двух температур. Прибор, который работает на этом принципе, называется психрометр и состоят из двух термометров. Один термометр "сухой", другой – "влажный". Для того, что бы второй термометр был влажным, он оборачивается в хлопчатобумажную ткань, которая опускается в воду и является постоянно влажной за счёт капиллярного эффекта. Испаряясь, вода охлаждает влажный термометр. В результате этого получается разница между показаниями "сухого" и "влажного" термометров. Исходя из разницы температур "влажного" и "сухого термометров", и температуры "сухого" термометра – т.е. температуры в помещении, по специальным таблицам, которые называются психометрическими (табл.1) определяют относительную влажность воздуха.

Климат — почти неизменный и повторяющийся ежегодно режим погоды. В свою очередь, погода в каждой конкретной точке земного шара определяется разными параметрами. Один из них — температура воздуха. За ее изменениями постоянно наблюдают метеорологи на специальных станциях, собирая информацию для последующего составления прогнозов погоды.

Определение термина и общие сведения

Показателем степени нагревания воздуха является его температура. Характер ее изменения и распределения в слоях атмосферы называется тепловым режимом. Основной фактор, определяющий его параметры, — теплообмен между разными слоями атмосферы и окружающей средой. Верхние слои нагреваются за счет солнечной радиации довольно слабо. Основным источником повышения температуры приповерхностных воздушных слоев служит тепло, получаемое при попадании солнечных лучей в литосферу и гидросферу.

Влияние широты

В разных широтах воздушные массы нагреваются неодинаково. Значение температуры определяется углом падения солнечных лучей на земную поверхность в исследуемой зоне. Чем более отвесно они падают, тем сильней прогревают нижние слои атмосферы. Как температура воздуха зависит от географической широты:

В жарких климатических поясах, близких к экватору (нулевая широта), угол освещения имеет значение, приближающееся к 90°.
По мере отдаления от экватора по направлению к тропикам — уменьшается к 60°.
Для пояса умеренных широт характерен угол падения лучей в диапазоне от 60 до 30°.
В холодных поясах продолжается уменьшение его значения вплоть до 0° в самых высоких широтах Арктики и Антарктики.

Таким образом, чем выше широта, тем ниже температура. Угол падения солнечных лучей в определенной местности можно найти так: отнять от 90° значение широты, на которой она расположена. Температурный режим зависит от расстояния между точкой измерения и уровнем моря. Поэтому верно утверждение: с высотой температура воздуха изменяется, уменьшаясь на один градус при подъеме на один километр. Эта взаимосвязь определяется двумя причинами:

удаление от поверхности земли;
уменьшение угла падения солнечного света.

Земля вращается вокруг Солнца, поэтому в течение разных промежутков времени (сутки, месяц, год) ее поверхность освещается под разными углами. Помимо солнечной радиации, большое влияние на температурные значения оказывает география перемещений воздушных масс. Например, от холодного арктического воздуха температура будет понижаться, а от теплого с Гольфстрима — повышаться.

Подстилающая поверхность

Важным фактором при понимании, от чего зависит температура воздуха, является понятие подстилающей поверхности. Это один из внутренних климатообразующих факторов, включающий в себя соотношение океана и суши на местности, ее рельеф, структуру деятельного слоя климатической зоны. Он влияет на эффективность излучения с поверхности и количество тепла, затраченного на испарение.

Кроме того, вид поверхности играет важную роль в формировании и перемещении воздушных масс. Температура воздуха изменяется неодинаково над водной поверхностью и над сушей.

Способы и единицы измерения

Единица измерения температуры в СИ (общепринятая международная система единиц измерения) — Кельвин. Начало шкалы Кельвина совпадает с абсолютным нулем — точкой прекращения всех термодинамических процессов, которая считается недостижимой. Замерзание воды по этой шкале начинается при +273°К.

Измеряться температурные данные могут разного типа термометрами. Для бытовых измерений используются жидкостные стеклянные термометры, в которых рабочей жидкостью может быть спирт или ртуть. Для точных метеорологических измерений термометр помещается в специальную будку, расположенную на высоте двух метров над землей. Прибор обязательно должен находиться в тени, иначе он будет измерять температуру солнечных лучей, а не воздуха.

Для непрерывного измерения и регистрации степени нагрева воздушных масс метеорологами используются термографы, основной элемент которого — биметаллический термометр.

Средние значения и амплитуда температур

Одна из характеристик климата географической точки — среднесуточная температура. Ее можно определить как среднее арифметическое от замеров, сделанных 4 раза за сутки:

в час ночи;
в семь часов утра;
в 13 часов;
в 19 часов.

Среднегодовая температура является средним арифметическим от суммы температур всех месяцев года. Соответственно, среднемесячная определяется по сумме ежедневных данных за месяц, разделенной на число дней в месяце.

Температурные колебания в каком-либо регионе характеризуются амплитудой температуры, т. е. разницей между самым высоким и самым низким значением, зафиксированным за определенный промежуток времени. Обычно говорят о суточной, месячной или годичной амплитуде.

В России самые большие амплитуды имеют суточные температурные колебания, происходящие в ясную погоду весной и летом.

Амплитуда колебаний зависит от многих факторов. Прежде всего — это температурные изменения на подстилающей поверхности, чем шире их диапазон, тем больше амплитуда температуры воздуха. Она зависит и от облачности: в ясную погоду колебания сильнее, чем в пасмурную. Сезонные показатели длительного воздействия также отличаются — зимой они меньше, чем летом. С увеличением широты амплитуда температуры воздушных масс идет на убыль, поскольку убывает высота, на которую поднимается солнце к полудню.

Суточная амплитуда неодинакова на разных формах рельефа земной поверхности. На склонах и вершинах холмов и гор она меньше, чем на равнинных территориях. Это объясняется тем, что у выпуклых рельефных форм площадь соприкосновения воздуха и подстилающей поверхности меньше, чем у плоских. Кроме того, на них воздушные массы быстро сменяются на новые.

В оврагах и лощинах форма рельефа вогнутая. Здесь происходит более сильный нагрев воздуха от поверхности и застаивание его в дневные часы. Ночью большие массы холодного воздуха стекают по стенкам вниз. Поэтому в таких местах наблюдается повышенная амплитуда температуры. Но в очень узких ущельях, где приток солнечной радиации небольшой, этот показатель даже меньше, чем в широких долинах.

На материковой широте 20—30° суточная амплитуда, взятая в среднем за год, составляет около двенадцати градусов Цельсия. На широте 60° — примерно 6 °C, а на широте 70° — всего 3 °C.

Имеет значение и почвенный покров: в местности, где он густой и обширный, суточный разброс температур небольшой, а в сухом климате пустынь, полупустынь и степей может достигать 30 °C. Расположение климатической зоны вблизи морей и океанов уменьшает амплитуду.

Суточный ход на суше

Изменения температуры воздуха происходят вместе с изменением температуры подстилающей поверхности с задержкой примерно 15 минут. В течение суток самые низкие показания у термометра наблюдаются в 4−6 часов утра. Так происходит потому, что воздушные массы, нагретые за дневные часы, в ночные постепенно остывают.

Пик процесса понижения приходится как раз на время перед восходом Солнца. С раннего утра солнечные лучи начинают постепенно нагревать воздух, успевший остыть за ночь. Днем солнце достигает зенита, согревая не только воздушные массы, но и поверхность земли. Самое большое значение термометр показывает в 14−16 часов.

К этому времени атмосфера начинает получать тепло и от солнечной энергии, и от нагретой подстилающей поверхности, а температурный показатель достигает своего максимального значения. Потом начинается постепенное остывание и земли, и воздуха. Правильные наблюдения за суточным ходом температуры желательно проводить при ясной погоде.

Закономерности суточного хода лучше прослеживаются в средних значениях при большом числе наблюдений. В виде графиков они представляют собой плавные кривые, сходные с синусоидами. В самых высоких широтах солнце не заходит или не восходит неделями, там регулярного суточного хода температуры нет.

Особенности теплообмена над водными поверхностями

Суточные амплитуды над поверхностью морей и океанов больше значений на самой поверхности. Их диапазон колебаний небольшой — в пределах десятых долей градуса. В нижних слоях атмосферы над океанами колебания достигают 1−1,5 °C, над внутренними морями — до 5 °C. Это происходит потому, что днем солнечная радиация поглощается водяным паром в самых нижних слоях воздуха, а ночью от них исходит длинноволновое тепловое излучение.

Отличия условий прогревания воды и суши обусловлены тем, что теплоемкость твердой поверхности в два раза меньше, чем у водной. Одинаковое количество тепла нагревает сушу в два раза быстрее воды. При охлаждении наблюдается обратный процесс. Кроме того, тепло над водными поверхностями расходуется на испарение воды и на прогревание водных масс на значительную глубину. При этом происходит перемешивание воды в вертикальном направлении.

Все это причины того, что в океанах накапливается намного больше тепла, чем на материках. Вода удерживает его долгое время и расходует равномерней суши. Можно утверждать, что температура воздуха над океанами повышается и понижается значительно медленней, чем на суше.

Годовые и ежемесячные изменения

Изменение температурных показателей по месяцам называют годовым ходом температуры и характеризуют годовой амплитудой, т. е. разностью между средней температурой самого теплого месяца и самого холодного.

Климат называется морским, если для него характерны небольшие годовые колебания температуры. Большая амплитуда определяет континентальный климат. Таким образом, климатические изменения происходят не только от экватора к полюсам, но и вдоль широт при удалении от берегов океанов вглубь материков.

На годовой ход оказывают влияние широта и континентальное месторасположение географических зон. Увеличение высоты над уровнем моря приводит к уменьшению температурных колебаний за год. Определение средней многолетней амплитуды и времени наступления минимальной и максимальной температуры позволяет выделить четыре типа годового хода:

Экваториальный тип. Он характеризуется двумя слабовыраженными максимумами температурных значений — после весеннего и осеннего равноденствия, и двумя минимумами — после зимнего и летнего солнцестояния. Годовая амплитуда небольшая. Над океанами около градуса, над материками — до 10 °C.
Тропический тип. На широтах, относящихся к нему, преобладает простой годовой ход. Крайние значения приходятся на время летнего и зимнего солнцестояний. Амплитуда над побережьями порядка 5°, а внутри материков достигает 1—20 °C. Для муссонных областей характерен максимум перед летними муссонами, с приходом которых температура снижается.
Тип умеренного пояса. Максимально и минимально прогревается воздух в этих широтах примерно через месяц после солнцестояний. Для континентального климата характерны большие колебания в 25—40 °C, в Азии они могут доходить до 60 °C. Для морского составляют 10—15 °C. Включает в себя несколько подтипов — собственно умеренный, субтропический и субполярный.
Полярный тип. В Северном полушарии максимум температуры приходится на июль, в Южном — на январь. Минимум наступает перед появлением Солнца после полярной ночи. Имеет большой диапазон амплитуды даже над океанической поверхностью.

Тема изменения температуры очень важна для определения метеорологических условий в каждой из географических зон земной поверхности. Температурная климатическая норма — это среднее значение, вычисленное за тридцатилетний период. При отслеживании погоды для наглядности применяются такие статистические величины, как отклонения от нормы или аномалии за сутки, месяц, сезон или год.

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Uncategorised Кол-во материалов: 1

Главная Кол-во материалов: 208

О сайте Кол-во материалов: 5

Мир физики Кол-во материалов: 0

Теоретические сведения Кол-во материалов: 0

Механика Кол-во материалов: 8

Молекулярная физика и термодинамика Кол-во материалов: 1

Механические колебания и волны Кол-во материалов: 1

Электродинамика Кол-во материалов: 4

Оптика Кол-во материалов: 1

Законы и формулы - кратко Кол-во материалов: 69

Физический юмор Кол-во материалов: 8

Физика в жизни Кол-во материалов: 0

Физика и техника Кол-во материалов: 2

Физика и музыка Кол-во материалов: 1

Мир астрономии Кол-во материалов: 0

Солнечная система Кол-во материалов: 3

Космонавтика Кол-во материалов: 2

Лекции по астрономии Кол-во материалов: 12

Законы и формулы - кратко Кол-во материалов: 7

Мир психологии Кол-во материалов: 0

Физика и психология Кол-во материалов: 6

Есть что почитать Кол-во материалов: 1

Психологическая разгрузка Кол-во материалов: 8

Воспитание Кол-во материалов: 8

Мир технологий Кол-во материалов: 1

World Wide Web Кол-во материалов: 3

Мир вопросов Кол-во материалов: 2

Важная информация Кол-во материалов: 4

Мудрость Кол-во материалов: 16

Методические материалы Кол-во материалов: 4

Репетитор Кол-во материалов: 0

8 класс Кол-во материалов: 1

10 класс Кол-во материалов: 7

ЕГЭ по физике Кол-во материалов: 1

Материалы для студентов Кол-во материалов: 0

Индивидуальный проект Кол-во материалов: 7

Физика Кол-во материалов: 0

Лекции по физике Кол-во материалов: 90

Естествознание Кол-во материалов: 12

Физические диктанты Кол-во материалов: 3

Экзамены Кол-во материалов: 1

Ответы на экзаменационные вопросы (2 семестр) Кол-во материалов: 11

Информатика Кол-во материалов: 0

Лекции по информатике 1 курс Кол-во материалов: 41

Лекции по информатике 2 курс Кол-во материалов: 2

Архитектура ЭВМ и ВС Кол-во материалов: 0

Архитектура ЭВМ и ВС Кол-во материалов: 1

Программное обеспечение компьютерных сетей Кол-во материалов: 0

ПОКС Кол-во материалов: 18

Для студентов ДО Кол-во материалов: 2

Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав, и Вы возражаете против его использования на моем интернет-ресурсе - пожалуйста, свяжитесь со мной. Информация будет удалена в максимально короткие сроки.

Спасибо тем авторам и правообладателям, которые согласны на размещение своих материалов на моем сайте! Вы вносите неоценимый вклад в обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения.

6 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов

Ответы 6

ПРи испарении воды термометр с марлей охлаждается и его температура становится меньше температуры воздуха.Чем меньше влажность воздуха, тем больше испарение воды из марли и тем больше становится разность температур "сухого" и "мокрого" термометров.Наоборот, с увеличением относительной влажности воздуха испарение воды из марли замедляется и разность температур этих термометров также уменьшается. При 100% влажностивода вообще перестает испаряться из марли, и показания термометров становятся одинаковыми.

Формула для расчета
e = E' - A (t - t') P,

где E' - максимальная упругость водяного пара при температуре испаряющей поверхности, A - постоянная психрометра, обычно принимается равной 0,0007947; P - атмосферное давление, принимается равным 1000 гПа, (t - t') - разность показаний сухого и смоченного термометров.

Основным методом для измерения влажности воздуха является психрометрический. Определение влажности этим методом осуществляется по показанию психрометра - прибора, состоящего из двух термометров с ценой деления 0,2°. Резервуар одного из термометров (в психрометрической будке - правый) плотно обертывается кусочком тонкой ткани, конец которой опускается в стаканчик с дистиллированной или дождевой водой. Стаканчик закрывается крышкой с прорезью для батиста. С поверхности резервуара смоченного термометра происходит испарение, на которое затрачивается тепло. Сухой термометр показывает температуру воздуха, а смоченный - свою собственную, зависящую от интенсивности испарения воды с поверхности резервуара. Чем больше дефицит влажности, тем интенсивнее будет происходить испарение и, следовательно, тем ниже будут показания смоченного термометра.

Читайте также: