Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

«Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности и …»

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей.

Измерение влажности воздуха

При перевозке некоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяных паров.

Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

Абсолютная влажность – это масса водяного пара в 1 м3 влажного воздуха, кг/м3.

Относительная влажность j – это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

Относительная влажность определяется по формуле

где rП – плотность пара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН – максимально возможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.

Иначе относительную влажность можно определить в процентах следующим образом:

где РП – парциальное давление, МПа; РН – давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, МПа.

Для измерения относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры, гигрографы и психрометры.

Гигрометры («гигро» – влажный) – приборы для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

Существуют несколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:

а) весовые – состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой или за счет капиллярной конденсации);

б) пленочные – имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;

в) волосные – основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%.

Рассмотрим принцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).

Рис. 2. Гигрометр волосной

Специально обработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии.

Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче делается волос и наоборот.

Таким образом, обезжиренный человеческий волос является датчиком влажности.

Достоинства гигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).

Недостатком этого прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

При измерении влажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

Гигрографы – приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха.

Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо.

Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера – в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

В зависимости от продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

Психрометры – приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

Стационарный психрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в стационарных условиях.

Рис. 2.2. Стационарный психрометр Августа

Принцип действия этого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного» (3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Прибор состоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из термометров всегда остается смоченным, а другой – сухим.

Вода, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате «влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой».

Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров.

Затем для определения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между «сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометра с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости движении воздуха до 0,3 м/с.

Наиболее совершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

Прибор работает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками отмечено движение воздуха.

) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометр показывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани.

И чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях термометров.

Значение относительной влажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарным психрометром Августа.

Дистанционное определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу психрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы.

В этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую температуру, чем «сухой» датчик.

Разность показаний этих датчиков будет зависеть от влажности воздуха в помещении.

Измерение скорости движения воздуха

Скорость движения воздушного потока при холодильной обработке и хранении СПГ измеряют с помощью анемометров, электроанемометров, кататермометров и др.

Анемометр состоит из крыльчатого или чашечного колесика, насаженного на ось счетчика (рис. 2.4). При проходе воздуха колесико вращается, а счетчик отсчитывает скорость. Существуют анемометры с часовыми механизмами, которые позволяют автоматически регистрировать скорость воздуха от 0,5 м/с и выше.

Принцип действия электроанемометра основан на зависимости температуры проволоки, нагретой постоянным током, от скорости воздуха, в котором находится проволочная нить. Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай, «холодный» спай имеет температуру окружающего воздуха. Электротоки замеряются гальванометром.

Кататермометры – термометры с цилиндрическом сосудом для спирта применяют для незначительных скоростей воздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в охлаждаемом помещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего эффекта воздуха.

Анемометром определяют скорость движения воздуха на входе и выходе воздуха из воздухоохладителе в грузовом помещении вагона. Затем, имея среднее значение скорости воздуха в данном сечении канала определяют количество воздуха, проходящее в час по воздуховоду по формуле:

V в = 3600 · f · v,

где V в – объем воздуха, м3/час; f – площадь поперечного сечения канала, м2; v – средняя скорость воздуха в канале, м/с.

Измерение плотности растворов

Плотность раствора измеряют ареометром. Этот прибор (рис. 2.5) состоит из стеклянной трубки, нижняя часть которой имеет увеличенный диаметр и заканчивается шариком (1), заполненным мелкой дробью или ртутью. Верхняя тонкая трубка (2) имеет деления с обозначениями плотности жидкости (г/см3). Ареометр погружается в сосуд (3) с жидкостью тем глубже, чем меньше ее плотность.

По плотности раствора определяют содержание соли. Для этого после измерения ареометром плотности раствора по таблицам физических свойств раствора определяют процент соли в растворе. Измерив объем, занимаемый раствором, определяют содержание соли в растворе по формуле:

прибор жидкость гигрометр влажность

Gсоли = V · g · P/100,

где V – объем жидкости; g – удельный вес жидкости; P – процентное содержание соли.

Концентрация соли в растворе связана с температурой его замерзания. По мере увеличения концентрации соли до криогидратного состояния раствора температура замерзания его понижается, при увеличении концентрации в пределах выше криогидратного состояния, температура замерзания раствора повышается.

Для измерения плотности отдельных жидких пищевых и других продуктов существуют специальные ареометры. Например, лактометром измеряют плотность молока (т.е. жирность в процентах), спиртометром измеряют содержание спирта в растворе (в градусах).

Источник: http://docx.lib-i.ru/29fizika/269034-1-izmerenie-vlazhnosti-skorosti-dvizheniya-vozduha-plotnosti-zhidkostey-cel-raboti-izuchit-u.php

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей.

Измерение влажности воздуха

При перевозке некоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяных паров.

Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

Абсолютная влажность – это масса водяного пара в 1 м3 влажного воздуха, кг/м3.

Относительная влажность j – это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

Относительная влажность определяется по формуле

где rП – плотность пара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН – максимально возможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.

Иначе относительную влажность можно определить в процентах следующим образом:

fгде РП – парциальное давление, МПа; РН – давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, МПа.

Для измерения относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры, гигрографы и психрометры.

Гигрометры («гигро» – влажный) – приборы для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

Существуют несколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:

а) весовые – состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой или за счет капиллярной конденсации);

б) пленочные – имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;

в) волосные – основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%.

Рассмотрим принцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).

Рис. 2. Гигрометр волосной

fСпециально обработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии.

Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче делается волос и наоборот.

Таким образом, обезжиренный человеческий волос является датчиком влажности.

Достоинства гигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).

Недостатком этого прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

При измерении влажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

Гигрографы – приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха.

Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо.

Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера – в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

В зависимости от продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

Психрометры – приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

Стационарный психрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в стационарных условиях.

Рис. 2.2. Стационарный психрометр Августа

Принцип действия этого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного» (3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Прибор состоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из термометров всегда остается смоченным, а другой – сухим.

Вода, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате «влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой».

Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров.

Затем для определения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между «сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометра с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости движении воздуха до 0,3 м/с.

Наиболее совершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

Прибор работает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками отмечено движение воздуха.

) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометр показывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани.

И чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях термометров.

Значение относительной влажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарным психрометром Августа.

Дистанционное определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу психрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы.

В этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую температуру, чем «сухой» датчик.

Разность показаний этих датчиков будет зависеть от влажности воздуха в помещении.

Измерение скорости движения воздуха

Скорость движения воздушного потока при холодильной обработке и хранении СПГ измеряют с помощью анемометров, электроанемометров, кататермометров и др.

Анемометр состоит из крыльчатого или чашечного колесика, насаженного на ось счетчика (рис. 2.4). При проходе воздуха колесико вращается, а счетчик отсчитывает скорость. Существуют анемометры с часовыми механизмами, которые позволяют автоматически регистрировать скорость воздуха от 0,5 м/с и выше.

Принцип действия электроанемометра основан на зависимости температуры проволоки, нагретой постоянным током, от скорости воздуха, в котором находится проволочная нить. Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай, «холодный» спай имеет температуру окружающего воздуха. Электротоки замеряются гальванометром.

Кататермометры – термометры с цилиндрическом сосудом для спирта применяют для незначительных скоростей воздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в охлаждаемом помещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего эффекта воздуха.

Анемометром определяют скорость движения воздуха на входе и выходе воздуха из воздухоохладителе в грузовом помещении вагона. Затем, имея среднее значение скорости воздуха в данном сечении канала определяют количество воздуха, проходящее в час по воздуховоду по формуле:

V в = 3600 · f · v,

fгде V в – объем воздуха, м3/час; f – площадь поперечного сечения канала, м2; v – средняя скорость воздуха в канале, м/с.

Измерение плотности растворов

Плотность раствора измеряют ареометром. Этот прибор (рис. 2.5) состоит из стеклянной трубки, нижняя часть которой имеет увеличенный диаметр и заканчивается шариком (1), заполненным мелкой дробью или ртутью. Верхняя тонкая трубка (2) имеет деления с обозначениями плотности жидкости (г/см3). Ареометр погружается в сосуд (3) с жидкостью тем глубже, чем меньше ее плотность.

По плотности раствора определяют содержание соли. Для этого после измерения ареометром плотности раствора по таблицам физических свойств раствора определяют процент соли в растворе. Измерив объем, занимаемый раствором, определяют содержание соли в растворе по формуле:

прибор жидкость гигрометр влажность

Gсоли = V · g · P/100,

где V – объем жидкости; g – удельный вес жидкости; P – процентное содержание соли.

Концентрация соли в растворе связана с температурой его замерзания. По мере увеличения концентрации соли до криогидратного состояния раствора температура замерзания его понижается, при увеличении концентрации в пределах выше криогидратного состояния, температура замерзания раствора повышается.

Для измерения плотности отдельных жидких пищевых и других продуктов существуют специальные ареометры. Например, лактометром измеряют плотность молока (т.е. жирность в процентах), спиртометром измеряют содержание спирта в растворе (в градусах).

Размещено на Allbest.ru

Источник: https://knowledge.allbest.ru/physics/2c0b65625b3ac78a4d53a88421216c37_0.html

Приборы для измерения параметров воздуха

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Измерение температуры.Температуру воздуха, газов и жидкостей от -36 до +37.50С измеряют ртутными термометрами, а от -65 до +650С – спиртовыми термометрами. При измерении температуры выше +600С применяют ртутные термометры с ценой деления 10С. Для измерений, требующих повышенной точности, используют термометры с ценой деления 0.1-0.20С.

Для измерения и автоматической записи температуры применяют термограф (рис.1).

Датчиком температуры служит биметаллическая пластинка 4, деформация которой при изменении температуры окружающего воздуха передается системой рычагов 3 на записывающее устройство и записывается на специальной ленте 1, на которой по горизонтали указано время, а по вертикали – температура. Лента закрепляется на барабане 2 с часовым механизмом, имеющим суточный или недельный завод.

Рис. 1 Термограф

Температуру поверхностей измеряют термопарами. Поверхности, температуру которых определяют, должны быть предварительно очищены от грязи, краски, ржавчины и т.д.

Измерение влажности.Влажность воздуха оценивается в абсолютных и относительных единицах. Абсолютная влажность – это количество водяных паров, содержащихся в некотором объеме воздуха. Относительная влажность – это отношение парциального давления водяных паров в воздухе к парциальному давлению насыщенных водяных паров при той же температуре.

Относительную влажность воздуха измеряют психрометрами, гигрометрами и гигрографами.

Аспирационный психрометр с вентилятором (рис.2) состоит из двух ртутных термометров 2, резервуар одного и низ обернут одним слоем батиста и смачивается перед работой с помощью пипетки 5.

Воду в пипетке нажатием на грушу 3 доводят до черточк5и (не ближе 1 см от края) и удерживают с помощью зажима 4. Затем при вертикальном положении прибора пипетку до отказа вводят в трубку 1.

Через 3-4 с разжимают зажим (излишняя вода вбирается в грушу) и вынимают пипетку.

Рис. 2 Аспирационный психрометр с вентилятором

Воздух с помощью вентилятора 7 поступает в трубки 1 и обтекает резервуары термометров 2 со скоростью не более 2 м/с. Пружина вентилятора заводится ключом 6.

Диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100% при температуре окружающей среды от 0 до +400С [1]. Масса прибора – 1.1 кг, с футляром – 2.8 кг.

При отрицательной температуре относительную влажность воздуха рекомендуется измерять волосяным гигрометром (рис.3).

Он состоит из металлической рамки 5, на которой с помощью винта 4, блока 1 и грузика 7 укреплен обезжиренный волос 3. На оси блока укреплена стрелка 2. Отсчет берется по шкале 6 в процентах.

Принцип работы волосяного гигрометра основан на изменении длины обезжиренного волоса в зависимости от влажности воздуха.

Рис. 3 Волосяной гигрометр

Измерение давления.Абсолютное давление воздуха (атмосферы) измеряется барометрами – анероидами и барографами.

Барометр-анероид (рис.4) работает на принципе измерения изменяющейся высоты анероидных коробок в зависимости от колебаний атмосферного давления. Через систему рычагов деформация коробок передается стрелке. Шкала должна быть отградурирована в паскалях.

Рис. 4 Барометр-анероид

Барограф (рис.5) по принципу действия аналогичен барометру-анероиду. В барографе изменение высоты анероидных коробок 6 через систему рычагов 5 передается перу 2. Запись давления ведется на специальной ленте 1, укрепленной на барабане 3 с суточным или недельным заводом. Первоначальное давление устанавливается с помощью специального винта 4 по барометру-анероиду.

Рис. 5 Барограф

Измерение охлаждающего действия атмосферы.Влияние совокупного действия температуры, скорости и влажности воздуха на отдачу тепла телом человека оценивают кататермометром (рис.6). Он представляет собой спиртовый термометр со шкалой от 32 до 400С.

Прибор имеет верхний 1 и нижний 2, заполненный спиртом, резервуары. У каждого кататермометра есть свой фактор F , показывающий потерю тепла в милликалориях с 1 см2 спиртового резервуара при охлаждении его от 38 до 350С.

Значение фактора определяют при изготовлении прибора и записывают на его обратной стороне.

Рис. 6 Кататермометр

Измерения производят как сухим, так и мокрым кататермометром, в последнем случае резервуар обвязывают смоченной в воде марлей или батистом. Сухой кататермометр реагирует на скорость и температуру, а мокрый – на скорость, температуру и влажность воздуха.

Измерение скорости движения воздуха.Скорость замеряют анемометрами, термоанемометрми, воздухомерными трубками, кататермометрами и другими приборами.

Основным прибором для измерения скорости движения воздуха является анемометр. Наибольшее распространение получили крыльчатый анемометр АСО-3 и чашечный МС-13.

Крыльчатый анемометр со струнной осью АСО-3 (рис.7) состоит из крыльчатки 3, размещенной в металлической обечайке 4, счетного механизма 2 и ручки 5. Крыльчатка сообщается со счетным механизмом при помощи трубчатой оси, вращающейся на натянутой стальной струне.

Давление движущегося потока воздуха приводит крыльчатку во вращение. Трубчатая ось посредством червячной передачи передает вращение счетного механизма в работу и выключение его производится арретиром 1. Анемометр АСО-3 применяют для измерения скорости от 0.

2 до 5 м/с; чашечный анемометр МС-13 (рис.8) – от 1 до 20 м/с.

Рис. 7 Крыльчатый анемометр со струнной осью АСО-3

Давление воздушного потока воспринимается четырьмя полусферическими чашечками 1, закрепленными на двух взаимно перпендикулярных стержнях, жестко соединенных с осью 2, на конце которой имеется червячная передача, связанная с редуктором счетного механизма 3.Счет имеет три стрелки, отсчитывающие единицы, сотни и тысячи оборотов. Для измерения средней скорости движения воздуха анемометром применяют метод «обвода» по сечению, при малых скоростях движения воздуха – «точечный» метод.

Рис. 8 Чашечный анемометр МС-13

Измеряя охлаждающее действие атмосферы сухим кататермометром, по эмпирическим формулам можно определить скорость движения воздуха: при скорости меньше 1 м/с используют формулу

при скорости более 1 м/с – формулу

где Н – охлаждающее действие атмосферы в катаградусах, определяется путем деления фактора F прибора на время охлаждения его резервуара от 38 до 350С; Dt=36,5-t ; 36,5 – средняя температура тела человека, 0С; t – температура воздуха, 0С.

Приборы должны быть снабжены тарировочными удостоверениями, в которых приведены поправки: 1) шкалы; 2) температурная; 3) добавочная, учитывающая неточности, остающиеся после внесения двух первых поправок.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/13_3795_pribori-dlya-izmereniya-parametrov-vozduha.html

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха. урок. Физика 8 Класс

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Сегодняшний урок мы посвятим обсуждению такого понятия, как влажность воздуха, и методам ее измерения. Основным явлением, влияющим на влажность воздуха, будет процесс испарения воды, о котором мы уже говорили ранее, а важнейшим понятием, которое мы будем использовать, будет насыщенный и ненасыщенный пар.

Если выделять различные состояния пара, то они будут определяться тем, в каком взаимодействии пар находится со своей жидкостью.

Если представить, что некоторая жидкость находится в закрытом сосуде и происходит процесс ее испарения, то рано или поздно этот процесс придет к состоянию, когда испарение в равные промежутки времени будет компенсироваться конденсацией и наступит так называемое динамическое равновесие жидкости со своим паром (рис. 1).

Рис. 1. Насыщенный пар

Определение.Насыщенный пар – это пар, находящийся в термодинамическом равновесии со своей жидкостью. Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет (рис. 2).

Рис. 2. Ненасыщенный пар

С помощью этих двух понятий мы и будем описывать такую важную характеристику воздуха, как влажность.

Определение.Влажность воздуха – величина, указывающая на содержание в воздухе водяного пара.

Возникает вопрос: почему же понятие влажности является важным для рассмотрения и каким образом водяные пары попадают в воздух? Известно, что большую часть поверхности Земли занимает вода (Мировой океан), с поверхности которой непрерывно происходит испарение (рис. 3).

Безусловно, в различных климатических зонах интенсивность этого процесса различна, что зависит от среднесуточной температуры, наличия ветров и т. п. Эти факторы обуславливают тот факт, что в определенных местах процесс парообразования воды более интенсивен, чем ее конденсация, а в некоторых – наоборот.

В среднем же можно утверждать, что пар, который образуется в воздухе, не является насыщенным, и его свойства необходимо уметь описывать.

Рис. 3. Испарение жидкости (Источник)

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды.

При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции.

При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

  1. плотность водяного пара в воздухе;
  2. относительная влажность воздуха.

Воздух является составным газом, в нем содержится множество различных газов, в том числе водяной пар. Для оценивания его количества в воздухе необходимо определить, какую массу имеют водяные пары в определенном выделенном объеме – такую величину характеризует плотность. Плотность водяного пара в воздухе называют абсолютной влажностью.

Определение.Абсолютная влажность воздуха – количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха.

Обозначениеабсолютной влажности:  (как и обыкновенное обозначение плотности).

Единицы измеренияабсолютной влажности:  (в СИ) или  (для удобства измерения небольшого содержания паров воды в воздухе).

Формула вычисления абсолютной влажности:

Обозначения:

 масса пара (воды) в воздухе, кг (в СИ) или г;

 объем воздуха, в котором указанная масса пара содержится, .

С одной стороны, абсолютная влажность воздуха является понятной и удобной величиной, т. к.

дает представление о конкретном содержании воды в воздухе по массе, с другой стороны, эта величина неудобна с точки зрения восприимчивости влажности живыми организмами.

Оказывается, что, например, человек ощущает не массовое содержание воды в воздухе, а именно ее содержание относительно максимально возможного значения.

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности: .

Единицы измеренияотносительной влажности: %.

Формула вычисления относительной влажности:

Обозначения:

 плотность водяного пара (абсолютная влажность),  (в СИ) или ;

 плотность насыщенного водяного пара при данной температуре,  (в СИ) или .

Как видно из формулы, в ней фигурируют абсолютная влажность, с которой мы уже знакомы, и плотность насыщенного пара при той же температуре. Возникает вопрос, каким образом определять последнюю величину? Для этого существуют специальные приборы. Мы рассмотрим конденсационныйгигрометр (рис. 4) – прибор, который служит для определения точки росы.

Определение.Точка росы – температура, при которой пар становится насыщенным.

Рис. 4. Конденсационный гигрометр (Источник)

Внутрь емкости прибора наливается легкоиспаряющаяся жидкость, например, эфир, вставляется термометр (6) и с помощью груши (5) через емкость прокачивается воздух.

В результате усиленной циркуляции воздуха начинается интенсивное испарение эфира, температура емкости из-за этого понижается и на зеркале (4) выступает роса (капельки сконденсировавшегося пара).

В момент появления на зеркале росы с помощью термометра замеряется температура, вот эта температура и является точкой росы.

Что же делать с полученным значением температуры (точки росы)? Существует специальная таблица, в которой занесены данные – какая плотность насыщенного водяного пара соответствует каждой конкретной точке росы.

Следует отметить полезный факт, что при увеличении значения точки росы растет и значение соответствующей ей плотности насыщенного пара.

Иными словами, чем теплее воздух, тем большее количество влаги он может содержать, и наоборот, чем воздух холоднее, тем максимальное содержание в нем пара меньше.

Рассмотрим теперь принцип действия других видов гигрометров, приборов для измерения характеристик влажности (от греч. hygros – «влажный» и metreo – «измеряю»).

Волосной гигрометр (рис. 5) – прибор для измерения относительной влажности, в котором в качестве активного элемента выступает волос, например человеческий.

Рис. 5. Волосной гигрометр (Источник)

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха (при увеличении влажности длина волоса увеличивается, при уменьшении – уменьшается), что позволяет измерять относительную влажность.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передается стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. При этом следует помнить, что волосной гигрометр дает не точные значения относительной влажности, и используется преимущественно в бытовых целях.

Более удобен в использовании и точен такой прибор для измерения относительной влажности, как психрометр (от др.-греч. ψυχρός – «холодный») (рис. 6).

Рис. 6. Психрометр (Источник)

Психрометр состоит из двух термометров, которые закреплены на общей шкале. Один из термометров называется влажным, т. к. он обмотан батистовой тканью, которая погружена в резервуар с водой, расположенный на тыльной стороне прибора.

С влажной ткани испаряется вода, что приводит к охлаждению термометра, процесс снижения его температуры длится до достижения этапа, пока пар вблизи влажной ткани не достигнет насыщения и термометр не начнет показывать температуру точки росы.

Таким образом, влажный термометр показывает температуру меньше либо равную реальной температуре окружающей среды. Второй термометр называется сухим и показывает реальную температуру.

На корпусе прибора, как правило, изображена еще так называемая психрометрическая таблица (табл. 2). С помощью этой таблицы по значению температуры, которую показывает сухой термометр, и по разности температур между сухим и влажным термометрами можно определить относительную влажность окружающего воздуха.

Однако даже не имея под рукой такой таблицы, можно примерно определить величину влажности, пользуясь следующим принципом.

Если показания обоих термометров близки друг к другу, то испарение воды с влажного практически полностью компенсируется конденсацией, т. е. влажность воздуха высокая.

Если, наоборот, разность показаний термометров большая, то испарение с влажной ткани превалирует над конденсацией и воздух сухой, а влажность низкая.

Обратимся к таблицам, которые позволяют определять характеристики влажности воздуха.

Температура, Давление, мм. рт. ст.Плотность пара,
-101,952,14
-82,322,54
-62,762,09
-43,283,51
-23,884,13
04,584,84
25,35,6
46,16,4
67,07,3
88,08,3
109,29,4

Табл. 1. Плотность и давление насыщенных водяных паров

Еще раз отметим, что, как указывалось ранее, значение плотности насыщенного пара растет с его температурой, то же самое относится и к давлению насыщенного пара.

Табл. 2. Психометрическая таблица

Напомним, что относительная влажность определяется по значению показаний сухого термометра (первый столбец) и разности показаний сухого и влажного (первая строка).

На сегодняшнем уроке мы познакомились с важной характеристикой воздуха – его влажностью. Как мы уже говорили, влажность в холодное время года (зимой) понижается, а в теплое (летом) повышается.

Важно уметь регулировать эти явления, например при необходимости повысить влажность располагать в помещении в зимнее время несколько резервуаров с водой, чтобы усилить процессы испарения, однако такой способ будет эффективен только при соответствующей температуре, которая выше, чем на улице.

На следующем уроке мы рассмотрим, что такое работа газа, и принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

Список литературы

  1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал «dic.academic.ru» (Источник)
  2. Интернет-портал «baroma.ru» (Источник)
  3. Интернет-портал «femto.com.ua» (Источник)
  4. Интернет-портал «.com» (Источник)

Домашнее задание

  1. Стр. 48: вопросы № 1-5. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Если дуть на горячий чай, он быстрее остынет. Почему?
  3. Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?
  4. В закрытом сосуде объемом 2 л находится водяной пар массой 12 г. До какой температуры надо охладить сосуд, чтобы в нем выпала роса?
  5. При температуре  относительная влажность воздуха в помещении равна 70 %. Какова масса росы, выпавшей из  воздуха после понижения температуры до ?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/8-klass/bagregatnye-sostoyaniya-vewestvab/vlazhnost-vozduha-sposoby-opredeleniya-vlazhnosti-vozduha

Vse-referaty
Добавить комментарий