|
Лабораторная работа №2
Определение влажности воздуха
1. Цель работы: изучение методов измерения влажности воздуха
2. Краткая теория
Атмосферный воздух всегда содержит водяные пары, образующиеся при непрерывном испарении воды со всех водоёмов, с растительного покрова и при выдыхании.
Процессы испарения воды и конденсации пара оказывают большое влияние на температурный режим атмосферы. При хранении и эксплуатации товаров, в сельском хозяйстве, в медицине и во многих технических процессах существенное значение имеет изучение явлений, связанных с изменением влажности воздуха.
Отдельные молекулы, находящиеся вблизи поверхности жидкости и имеющие достаточно высокую кинетическую энергию, преодолевают силы притяжения соседних молекул и вылетают за пределы жидкости. Этот процесс называется испарением. При этом каждая молекула должна совершить работу против действия молекулярных сил, называемую работой выхода , а также работу против сил внешнего давления, связанную с увеличением удельного объема жидкости при переходе в газообразное состояние (работа расширения). В связи с этим кинетическая энергия молекул уменьшается и переходит в потенциальную энергию молекул пара.
Молекулы пара, находящиеся вблизи поверхности жидкости, могут притягиваться её молекулами и вновь возвращаться в жидкость. Этот процесс называется конденсацией пара. На поверхности жидкости всегда происходят оба процесса: испарение и конденсация, однако в зависимости от условий один из них может происходить с большей скоростью. Если количество испаряющихся и конденсирующихся в единицу времени молекул одинаково, то пар находится в динамическом равновесии с жидкостью. Такой пар называется насыщенным.
При испарении вследствие ухода молекул, обладающих высокой кинетической энергией, средняя энергия молекул оставшейся жидкости снижается, т.е. жидкость охлаждается. Чтобы при испарении поддерживать постоянную температуру жидкости, надо сообщать ей теплоту извне. Эта теплота компенсирует работу, совершаемую испаряющимися молекулами.
Скорость испарения зависит от природы жидкости и её температуры. С повышением температуры возрастает кинетическая энергия молекул и ослабляются силы их взаимодействия, препятствующие удалению молекул, поэтому скорость испарения возрастает. Скорость испарения зависит также от степени насыщения пара, образующегося над жидкостью. Для ускорения испарения необходимо удалять образующийся пар. Это объясняет, почему, например, ветер ускоряет испарение в природных условиях.
В атмосфере всегда имеется смесь газов, входящих в состав воздуха (кислород, водород, азот и др.) и водяных паров. К этой смеси применим закон Дальтона: давление смеси газов или паров равно сумме парциальных давлений, т. е. давлений каждого газа или пара в отдельности:
Следовательно, атмосферное давление есть сумма парциальных давлений газов, входящих в состав воздуха и находящегося в нём водяного пара.
Содержание водяного пара в воздухе характеризуется двумя величинами: абсолютной и относительной влажностью.
Абсолютной влажностью называют массу водяного пара, содержащегося при данных условиях в единице объёма воздуха и выражают в . Так как плотность пара и его парциальное давление пропорциональны, часто измеряют абсолютную влажность парциальным давлением водяного пара и выражают её в миллиметрах ртутного столба. В таблице 1 даны значения давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах. Как видно из этой таблицы, значение плотности водяного пара в численно близки к его парциальному давлению в
Максимальной влажностью называют взятую в граммах массу водяного пара, насыщающего воздуха при данной температуре или парциальное давление насыщающего пара при данной температуре.
Под относительной влажностью понимают отношение абсолютной влажности е к максимальной и выражают в процентах:
(1)
или через парциальные давления:
. ( )
Относительная влажность указывает, какую долю от наибольшей влажности, возможной при данной температуре, составляет абсолютная влажность. Другими словами, относительная влажность показывает степень насыщения воздуха водяным паром. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем быстрее испаряется вода в данных условиях и наоборот.
Температура, при которой пар, содержащийся в воздухе, делается насыщенным и начинает конденсироваться, называется точкой росы. Абсолютная влажность при данной температуре воздуха численно равняется максимальной влажности при температуре точки росы.
Влажность воздуха измеряется психрометрами и различными гигрометрами, такими как: плёночный, волосной, гигрометр конденсационного типа.
Do'stlaringiz bilan baham: |
