Тема 5: измерение влажности воздуха.

Водяной пар является неустойчивой составной частью атмосферы – содержание его сильно меняется в зависимости от физико-географических условий местности, времени года, циркуляционных особенностей атмосферы, состояния поверхности почвы.

Под влажностью воздуха подразумевают содержание водяных паров в воздухе.

Влажность воздуха имеет большое практическое значение в сельском хозяйстве, так как обуславливает интенсивность испарения с поверхности почвы и транспирации с поверхности растений. Данные по влажности воздуха необходимы при изучении условий испарения, для характеристики засух и суховеев, регулирования температуры и влажности в закрытых помещениях.

Характеристики влажности воздуха:

1. Абсолютная влажность воздуха, г/м³, а– масса водяного пара в единице объема воздуха.

2. Парциальное давлении водяного пара, гПа, е- фактическое давление, которое имел бы водяной пар, находясь в смеси газов атмосферы.

2. Парциальное давление насыщенного водяного пара, гПа, Е – парциальное давление водяного пара, максимально возможное при данной температуре.

3. f– относительная влажность воздуха – это отношение фактического парциального давления водяного пара при данной температуре воздуха к давлению насыщенного водяного пара, т.е. максимально возможному для данной температуры и выраженного в процентах.

f= е/Е* 100%

4. Дефицит влажности или недостаток насыщения d -( мм, Мб).

d = E – e – это разность между давлением насыщенного водяного пара при данной температуре и фактическим парциальным давлением. Максимальные значения отмечаются летом, минимальные – зимой.

5. Точка росы – t_d – это температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает состояния насыщения при неизменном давлении. Точка росы определяется по таблице максимальной упругости водяного пара.

Методы измерения влажности почвы:

1. Психрометрический 2. Гигрометрический или сорбционный

1. Психрометрический метод основан на определении разности показаний двух термометров. Резервуар одного из них смочен водой – это станционный и аспирационный психрометры. ( Практикум Виткевич, стр. 107).

1.1. Станционный психрометр – это два психрометрических термометра, установленных на штативе + стакан с дистиллированной водой. Резервуар правого термометра обвязывается кусочком батиста, конец погружается в воду. Стакан накрывается крышкой с прорезью для батиста.

Измерения: отсчет температуры с точностью до 0.1. Зимой при морозах батист обрезают вплотную под резервуар, убирают стакан. За 30минут до наблюдений приносят стакан с комнатной водой, опускают резервуар термометра, держат до тех пор, пока температура на термометре не повысится на 2-3 градуса, т. е. батист оттаял. Далее стаканчик убирается, снимается вода и через 30 минут производится отсчет. Вычисление характеристик влажности воздуха производится по психрометрическим таблицам.

1.2. Аспирационный психрометр (стр.109 практикум Виткевич). Физический принцип действия такой же, как и у станционного, но в нем есть аспирационное устройство (вентилятор), обеспечивающее протяжку вохдуха у резервуаров термометров с постоянной скоростью 2 м/сек. Это исключает влияние скорости ветра на показания термометров.

Строение прибора: два термометра помещены в один футляр, вентилятор постоянно просасывает воздух около резервуаров сухого и смоченного термометров.

Прибор с помощью крюка – подвеса устанавливается в будке или на специальной стойке на высоте 2 метра. Смачивают батист с помощью груши дистиллированной водой, заводят механизм аспиратора ключом, производят отсчеты по сухому и смоченному термометрам. Далее по психрометрическим таблицам находят все характеристики влажности воздуха. Хранится прибор в футляре.

2. Сорбционный метод – основан на использовании гигроскопических тел, состояние которых определенным образом зависит от количества сорбированной воды, находящейся в состоянии равновесия с влажностью окружающего воздуха. Приборы, основанные на этом методе :

Волосной гигрометр – состоит из рамки, на которой укреплена шкальная пластинка. Обезжиренный волос верхним концом закреплен с помощью клина и клея в отверстие винта, а нижний его конец связан со стрелкой. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и стрелка под действием грузика перемещается вправо или влево. Прибор устанавливается в психрометрической будке на штативе между сухим и смоченным термометрами. Отсчеты делаются до целых.

Пленочный гигрометр – имеет в качестве приемника влажности мембрану из гигроскопической животной пленки, натянутой на металлическое кольцо. Изменение этой мембраны передаются стрелке, значения снимаются по шкале.

Электрический гигрометр – его чувствительный элемент –полупроводниковый датчик диаметром 0.5мм. Электрическое сопротивление этого датчика является функцией относительной влажности воздуха. Применяется в основном при лабораторных исследованиях.

Гигрограф (стр 123 практикум Виткевич). –используется для непрерывной регистрации изменений влажности воздуха. Гигрограф бывает двух видов – волосной и пленочный, суточный или недельный. На МС наблюдения проводятся по волосному гигрографу. Вне корпуса прибора находится кронштейн с пучком обезжиренных волос и защищен ограждением. Под крышкой находится барабан, на котором укрепляется лента. На ней стрелка, скрепленная с пучком волос рисует график – гигрограмму (стр. 124 практикум Виткевич). При увеличении влажности воздуха пучок волос удлиняется – стрелка идет вверх, при уменьшении влажности – стрелка перемещается вниз. Обработка ленты заключается в снятии показаний значений влажности воздуха и строится совместный график с данными показаний психрометра график.

Определение точки росы производится с помощью гигрометра точки росы. Его действие основано на принципе установления динамического равновесия между конденсатом в виде капель воды или кристаллов льда, сконденсировавшихся на поверхности твердого тела, температура которого равна точке росы окружающего воздуха и парами воды воздуха.

Практически этот метод осуществляется путем охлаждения твердого телам до точки росы окружающего воздуха и измерения при этом температуры тела.

Конденсационный гигрометр (стр.119 практикум Виткевич) - это прозрачная пластмассовая коробка, в переднюю стенку в круглое отверстие вставлен тонкий отполированный металлический кружок. Сверху в коробку заливается легко испаряемая жидкость – эфир. По центру устанавливается термометр. Внутрь коробки с помощью груши нагнетается воздух, эфир испаряется, металлический кружок охлаждается. При некоторой температуре на кружке с наружной стороны начинают конденсироваться водяные пары. Поверхность кружка покрывается мелкими капельками воды – росой, т.е. это момент, когда водяной пар в атмосфере является насыщенным и начинает конденсироваться. В этот момент нужно снять показания термометра.

Точку росы измеряют так же: электрическим гигрометром с применением электрического гидролиза или с применением полупроводниковых термоэлементов.

Задания к занятию.

Задание 1. Произвести наблюдения по станционному психрометру:

1. сменить батист на резервуаре смоченного термометра, сменить дистиллированную воду в стаканчике.

2. отсчитать показания сухого термометра с точностью до 0,1°.

3. отсчитать показания смоченного термометра.

4. записать отчеты в таблицу и ввести поправки (табл. 1, 2).

Табл.1.

	Отсчет	Поправка	Исправленная величина
1. сухой термометр (град)
2 .смоченный термометр (град)
3. упругость водяного пара (е) мб.
4 . относительная влажность (f) %
5. недостаток насыщения (d) мб.
6. точка росы td (град)
7

Табл.2.