Тиск насиченої пари та їх щільність при різних температурах
Лабораторна робота № 7
Тема: «ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОСНОЇ ВОЛОГИ ПОВІТРЯ З ДОПОМОГЮ ПСИХРОМЕТРА.»
Мета:освоїти прийом визначення відносної вологості повітря, заснований на використанні психрометра.
Обладнання:1. Психрометр.
Теорія.
В атмосферному повітрі завжди є пари води, яка випаровується з поверхні морів, річок, океанів і т.п.
Повітря, що містить водяну пару, називаютьвологим.
Вологість повітря має величезний вплив на багато процесів на Землі: на розвиток флори та фауни, на врожай сільгосп. культур, на продуктивність тваринництва тощо. Вологість повітря має значення для здоров'я людей, т.к. від неї залежить теплообмін організму людини із навколишнім середовищем. При низькій вологості відбувається швидке випаровування з поверхні та висихання слизової оболонки носа, гортані, що призводить до погіршення стану.
Значить, вологість повітря треба вміти вимірювати. Для кількісної оцінки вологості повітря використовують поняття абсолютної та відносної вологості.
Абсолютна вологість –величина, що показує, яка маса водяної пари знаходиться в 1 м³ повітря (тобто це щільність водяної пари). Вона дорівнює парціальному тиску пари при даній температурі.
Парціальний тиск пари –це тиск, який чинив би водяна пара, що знаходиться в повітрі, якби всі інші гази були відсутні.
Відносна вологість повітря –це величина, що показує, як далека пара від насичення. Це відношення парціального тиску p водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі,до тиску насиченої пари p0 при тій же температурі, виражене у відсотках:
Якщоповітря містить пари води, його абсолютна і відносна вологість рівні 0. Граничне значення відносної вологості – 100%. Нормальною для людського організму вважається вологість 60%.
Для вимірювання вологості повітря використовують приладигігрометриіпсихрометри.
1. Конденсаційний гігрометр.Складається із укріпленої на підставці металевої круглої коробочки з відполірованою плоскою поверхнею. У коробочці зверху є два отвори. Через одне з них у коробочку наливають ефір і вставляють термометр, а інше з'єднують із гумовою грушею. Дія конденсаційного гігрометра ґрунтується на визначенні точки роси.
Точка роси –це температура, при якій водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченою.
Продувають повітря через ефір (за допомогою гумової груші), при цьому ефір швидко випаровується та охолоджує коробочку. Шар водяної пари, що знаходиться поблизу поверхні коробочки, завдяки теплообміну теж стане охолоджуватися. За певної температури ця водяна пара почне конденсуватися і на відполірованій поверхні коробочки з'являються крапельки води (роса). За термометром визначають цю температуру, це і буде точка роси. У таблиці «Тиск насиченої пари та їх щільність при різних температурах» по точці роси знаходять абсолютну вологість – відповідну цій температурі щільність пари або їх тиск.
Тиск насиченої пари та їх щільність при різних температурах
| t, 0 С | р, Па | ρ*10 -3 кг/м 3 | t, 0 С | р, Па | ρ*10 -3 кг/м 3 | t, 0 С | р, Па | ρ*10 -3 кг/м 3 |
| - 5 | 3,24 | 7,30 | 14,5 | |||||
| - 4 | 3,51 | 7,80 | 15,4 | |||||
| - 3 | 3,81 | 8,30 | 16,3 | |||||
| - 2 | 4,13 | 8,80 | 17,3 | |||||
| - 1 | 4,47 | 9,40 | 18,8 | |||||
| 4,80 | 10,0 | 19,4 | ||||||
| 5,20 | 10,7 | 20,6 | ||||||
| 5,60 | 11,4 | 21,8 | ||||||
| 6,00 | 12,1 | 23,0 | ||||||
| 6,40 | 12,8 | 24,4 | ||||||
| 6,80 | 13,6 | 25,8 |
Щоб знайти відносну вологість, треба тиск насиченої пари за температури точки роси розділити на тиск насиченої пари при температурі навколишнього повітря і помножити на 100%.
2. Волосний гігрометр.Його робота заснована на тому, що знежирене людське волосся при збільшенні вологості повітря подовжується, а при зменшенні вологості вкорочується. Волосся обертають навколо легкого блоку, прикріпивши один кінець до рами, а до іншого підвішують вантаж. При зміні довжини волосся покажчик (стрілка), прикріплений до блоку, рухатиметься, переміщаючись за шкалою. Шкалу градуюють за еталонним приладом.
3. Психрометр.(5 грець «психріа» - холод). Складається із двох однакових термометрів. Резервуар одного з них обернуть марлею, опущеною в посудину з водою. Вода змочує марлю на резервуарі термометра і за її випаровуванні він охолоджується. За різницею температур сухого та вологого термометрів по психрометричній таблиці визначають вологість повітря.
Хід роботи.
Завдання 1.Виміряти вологість повітря за допомогою психрометра.
- Підготувати таблицю для запису результатів вимірювань та обчислень:
| № досвіду | tсухого, 0 С | tвологого, 0 С | Δt, 0 С | φ, % |
2. Описати пристрій психрометра за планом:
б) пристрій із схематичним малюнком
в) принцип дії
г) сфера застосування
3. Обчислити різницю показань термометрів Δt = tсухого - tвологого
4. За психрометричною таблицею визначити вологість повітря?
5. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці.
6. Зробіть висновок про те, чи нормальна вологість повітря у приміщенні.
7. Дайте відповідь на контрольні питання.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.
- Чому при продуванні повітря через ефір на полірованій поверхні стінки камери гігрометра з'являється роса? У який момент утворюється роса?
- Чому показання «вологого» термометра менші за показання «сухого» термометра?
- Чи можуть під час дослідів температури «сухого» і «вологого» термометрів виявитися однаковими?
- За якої умови різниці показань термометрів найбільша?
- Чи може температура «вологого» термометра виявитися вищою за температуру «сухого» термометра?
- Сухий і вологий термометр психрометра показують ту саму температуру. Яка відносна вологість повітря?
- Яким може бути граничне значення відносної вологості повітря?