Устройство и принцип работы аспирационного психрометра мв-4м.

1. Принцип работы психрометра основан на разности показаний сухого и увлажненного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

2. Аспирационный психрометр Ассмана состоит из двух одинаковых ртутных термометров 4 (рис.1), закрепленных в термодержателе, который состоит из трубок защиты 1, аспирационной чашки 2, воздухопроводной трубки 3 и термозащиты 5.

Резервуары термометров помещены в трубки защиты с воздушным зазором между ними. Назначение их - предохранять резервуары термометров от нагревания солнцем, для чего наружная поверхность трубок тщательно полируется и никелируется. Сами трубки изолированы друг от друга теплоизоляционными шайбами. Термометры защищены с боков термозащитами от механических повреждений.

3. Трубки защиты соединены аспирационной чашкой с воздухопроводной трубкой, на верхнем конце которой укреплена аспирационная головка 6. Пружина заводного механизма заводится ключом 7.

К психрометру прилагается ветровая защита 8.

Для подвешивания психрометра имеется крюк 9, на одном конце которого есть винтовая нарезка, а на другом - крючок с прорезью. Крюк ввинчивают горизонтально в специальный столб и на него навешивают психрометр.

Рис.1. Психрометр аспирационный МB-4M

1 - трубка защиты (2);

2 - чашка аспирационная;

3 - трубка воздухопроводная;

4 - термометр ртутный (2);

5 - термозащита (2);

6 - головка аспирационная;

7 - ключ;

8 - защита ветровая;

9 - крюк;

10 - пипетка;

11 - зажим для резиновых трубок;

12 - баллон.

Методика эксперимента.

Психрометрический метод определения влажности воздуха основан на зависимости скорости испарения воды от влажности окружающего воздуха. Психрометр состоит из двух одинаковых термометров, резервуары которых в целях защиты от окружающих тел помещены внутри открытых металлических двухсменных трубочек. Резервуар одного из термометров обмотан батистом. Смачивание батиста проводится пипеткой. Скорость обтекания воздухом резервуаров сухого и влажного термометров должна быть всегда постоянна. Это достигается при помощи вентилятора с часовым механизмом, помешенного вверху прибора. Сухой термометр психрометра показывает постоянную температуру воздуха Т₁, а влажный (в случае если водяной пар в воздухе не является насыщенным) - температура Т₂ более низкую, вследствие испарения жидкости, зависящую от влажности воздуха. Разность температур T₁—Т₂ тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха. При испарении воды с поверхности батиста температура влажного термометра понижается до тех пор, пока количество теплоты, поступающее к термометру из окружающей среды за время, не станет равным количеству теплоты Q₂, необходимому для испарения. Для установления теплового равновесия Q₁<Q₂.

В случае теплового равновесия температура влажного термометра не меняется, несмотря на продолжающееся испарение. Количество теплоты Q₁, поступающее из окружающей среды при небольших разностях температур определяется законом Ньютона

, (4)

где а - коэффициент теплоотдачи, зависящий от рода поверхности тела и окружающей среды;

S - поверхность резервуара обернутого батистом.

Если за время τ с поверхности S испаряется масса воды m, то количество теплоты Q₂ при температуре влажного термометра, необходимое для ее испарения равно . Если обозначить черезm₁ массу воды, испаряющейся с поверхности за единицу времени, то ; тогда, согласно закону Дальтона,

,

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от скорости протекания воздуха над испаряющейся поверхностью, E₂ - упругость насыщенного водяного пара при температуре испаряющейся поверхности, е - абсолютная влажность воздуха, Н – атмосферное давление.

Тогда

. (5)

При установившемся режиме испарения

.

Отсюда для абсолютной влажности получаем следующее выражение:

. (6)

Обозначив , получим психрометрическую формулу

, (7)

где А - постоянная психрометра, зависящая от его конструкции и еще в большей степени от скорости обтекания воздухом резервуара влажного термометра. К^-1.