След.: 4.  Выполнение работы и Выше: Лабораторная работа №9 Пред.: 2.  Краткая теория

3.  Методы определения влажности

1. Одним из методов определения влажности воздуха является метод точки росы. Точкой росы называется температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.

   Пусть при температуре опыта упругость ненасыщенного водяного пара равна $P$. При охлаждении воздуха этот пар, состояние которого на графике изображено точкой $A$, станет насыщенным и его состояние изобразится точкой $B$. Поскольку при охлаждении содержание водяного пара, то есть абсолютная влажность, не меняется, а относительная влажность в точке $B$ равна $100\%$, то абсолютная влажность воздуха равна упругости (плотности) насыщенного водяного пара при температуре точки росы. Таким образом, зная точку росы, по таблице упругости насыщенного водяного пара можно определить абсолютную влажность.

   Относительную влажность можно рассчитать по формуле (1), если значение упругости насыщенного водяного пара $P$ взять из той же таблицы при температуре опыта.

2. Влажность воздуха может быть также определена по показаниям психрометра и психрометрическим таблицам. В этом методе определяются показания двух термометров, один из которых находится в воздухе, а баллончик другого охлаждается за счет испарения воды. Психрометрический метод основан на зависимости скорости испарения от влажности окружающего воздуха.

   Сухой термометр показывает температуру $t_1$, а влажный (в случае, если водяной пар в воздухе не является насыщенным) -- температуру $t_2$, болеее низкую, зависящую от влажности воздуха. При испарении температура влажного термометра понижается до тех пор, пока количество теплоты $Q_1$, поступающее к термометру из окружающей среды за время $\tau$, не станет равным количеству теплоты $Q_2$, необходимому для испарения.
   В случае теплового равновесия $Q_1=Q_2$ и температура влажного термометра не меняется, несмотря на продолжение испарения. Разность показания термометров тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха.

   Количество теплоты $Q_1$ пропорционально наблюдаемой разности температур:
   

   $$Q_1=\alpha(t_1-t_2)S\tau\,,$$ (2)

   
   

   где	$\alpha$	--	коэффициент пропорциональности,
   	$S$	--	поверхность резервуара, обернутого батистом.

   Если за время $\tau$ с поверхности $S$ испарится масса воды $m$, то количество теплоты $Q_2$ равно $m\lambda$, где $\lambda$ -- удельная теплота испарения при температуре влажного термометра, то есть
   

   $$Q_2=m\lambda.$$
   
   

   За единицу времени с поверхности согласно закону Дальтона испарится масса воды:
   

   $$m=K{P_2-P\over H}S\,,$$
   
   

   где	$K$	--	коэффициент пропорциональности, зависящий
   			главным образом от скорости протекания
   			воздуха над испаряющей поверхностью,
   	$H$	--	атмосферное давление,
   	$P$	--	абсолютная влажность,
   	$P_2$	--	давление насыщенного пара при $t_2$, из таблицы.

   Тогда
   

   $$Q_2=K{P_2-P\over H}S\tau\lambda\,.$$ (3)

   
   

   При установившемся процессе испарения $Q_1=Q_2$ и
   

   $$t_1-t_2={K\lambda\over\alpha}\cdot{P_2-P\over H}\,.$$ (4)

   
   
   Из формулы (4) следует, что разность температур сухого и влажного термометров пропорциональна разности упругостей насыщенного водяного пара $P_2$ при температуре влажного термометра $t_2$ и водяного пара, находящегося в воздухе $P$ или так называемому дефициту влажности $P_2-P$.

   Отсюда получается психрометрическая формула для абсолютной влажности:
   

   $$P=P_2-{\alpha H\over K\lambda}\cdot(t_1-t_2)$$ (5)

   
   
   или, обозначив $A={\displaystyle\alpha\over\displaystyle K\lambda}$,
   

   $$P=P_2-AH(t_1-t_2),$$ (6)

   
   
   где $A$ -- постоянная психрометра, зависящая от его конструкции. Её можно рассчитать по показаниям психрометра.

   В психрометрических таблицах или графиках приводятся значения относительной влажности при данной температуре сухого термометра и измеренной разности показаний термометров.

След.: 4.  Выполнение работы и Выше: Лабораторная работа №9 Пред.: 2.  Краткая теория