Лабораторная работа №13 определение элементов влажности воздуха

Цель работы: ознакомиться с методами определения элементов влажности воздуха.

Приборы и принадлежности:

1. Барометр и аспирационный психрометр.

2. Максимальный и срочный термометры.

3. Таблицы для определения Е и f.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

1. Определить температуру воздуха и записать в таблицу испытаний показания сухого и влажного термометров (t⁰) и (t⁰₁).

2. Вычислить разность температур и записать в таблицу.

3. Найти упругость насыщенного пара при комнатной температуре Е и при температуре испарения ( по влажному термометру) Е₁ по таблице 2.

4. Результаты занести в таблицу №1.

5. Из психрометрической таблицы по показанию сухого и смоченного термометров определить относительную влажность воздуха f .

6. Определить упругость водяного пара, содержащегося в воздухе по формуле: ;

7. Данные занести в таблицу №1.

8.Определить постоянную психрометра: где Н – атмосферное давление по барометру в момент опыта.

9. Определить относительную влажность воздуха по баротермопсихрометру и сравнить с полученной по таблице.

10. Записать показания максимального и срочного термометров.

Таблица №1

№

t0

t01

t0- t01

E

E1

a

f

H

A

Аср

∆А



f %

1. 2. 3.

Описание к работе по определению влажности

Земля непрерывно получает от Солнца большое количество тепла, часть которого расходуется на испарение воды с поверхностей океанов, морей, рек и т.д. Получившийся в результате испарения пар поступает в атмосферу. Таким образом в воздухе всегда имеется то или иное количество пара, т.е. воздух обладает той или иной влажностью. Для характеристики влажности применяются следующие величины: абсолютная влажность (а) – величина, характеризующая содержание пара в граммах в одном кубическом метре воздуха. Иногда под абсолютной влажностью понимают упругость водяного пара. По закону Дальтона, давление, производимое молекулами каждого компонента в отдельности, получило название парциального давления. Под давлением вообще понимают силу, действующую на единицу площади поверхности (перпендикулярно к ней). Давление измеряется в барах, г/см², в атмосферах. Физическая (нормальная) атмосфера – давление, производимое столбиком ртути высотой 760 мм. 1 атмосфера = 760 мм. рт. ст.

Относительная влажность (f) – это выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к максимальной: , где а – абсолютная важность – это масса водяного пара, отнесенная к объему воздуха, в которой она содержится.

Абсолютная влажность а обычно выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см³).

Максимальная влажность (Е) – это масса водяного пара, которая соответствовала бы насыщению при данной температуре, отнесенная к объему воздуха, в котором она содержится. Максимальная влажность зависит только от температуры.

Точка росы – это точка, соответствующая температуре, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.

Определение влажности с помощью психрометров производится при температуре выше нуля, а с помощью гигрометров – при любой температуре. Аспирационный психрометр состоит из двух одинаковых термометров, баллончик одного из них обвязан батистом, конец которого погружен в дистиллированную воду. Благодаря испарению с батиста, облегающего баллончик, так называемого влажного термометра, он показывает более низкую температуру, чем сухой.

Чем меньше влажность окружающего воздуха, тем интенсивнее будет показание влажного термометра. При работе вентилятора окружающий воздух засасывается снизу через открытые концы защитных трубок, обтекает резервуары термометров, и пройдя тройник через соединительную трубку (воздухопровод), поступает к вентилятору и выбрасывается им через прорези на головке наружу. Показания термометров производятся на четвертой минуте после пуска заведенного до отказа механизма, когда показания смоченного термометра устанавливаются. Показания сухого термометра соответствуют температуре окружающего воздуха. Влажность воздуха определяется по показаниям сухого и смоченного термометров при помощи психрометрических таблиц.

При установившемся режиме испарения приход тепла извне Q₁ будет равен расходу тепла Q₂ на испарение воды с поверхности термометра. Согласно закону охлаждения Ньютона имеем: Q₁=^.S( t⁰ – t⁰₁ ), где t⁰ и t⁰₁ – наблюдаемая температура по сухому и важному термометрам, S – поверхность баллончика влажного термометра,  - коэффициент пропорциональности.

Расход может быть написан в виде соотношения: где Е – упругость насыщающего пара при температуре, а – упругость водяного пара,

Р – давление воздуха, Q – теплота испарения, S – поверхность баллончика сухого термометра, k – коэффициент пропорциональности.

Приравнивая Q₁ и Q₂, подставляя вместо , имеем: . Решим относительно А, , А – постоянная психрометра, она зависит от скорости воздуха и поэтому для каждого психрометра определяется отдельно.

Гигрометры по конструкции могут быть различны. В волосяном гигрометре используется свойство человеческого волоса или капроновой нити изменять свою длину при изменении влажности. Если такой волос обернуть вокруг левого блока, закрепив один конец неподвижно, а к другому подвесить груз, то при изменении длины волоса блок будет поворачиваться, а стрелка, соединенная с блоком, будет перемещаться по шкале. Шкала гигрометра сразу дает показания в процентах относительной влажности. Для измерения давления служат барометры.

Барометр – анероид представляет собой герметически закрытую коробку с упругой крышкой. Если давление воздуха повышается, то крышка коробки прогибается и соединенная с ней стрелка перемещается по шкале. Для измерения температуры применяются термометры. Срочный термометр (например, комнатный) представляет собой стеклянный баллончик, наполненный жидкостью (ртутью, подкрашенной спиртом и др.) с припаянной к нему тонкой трубкой. Под действием силы тяжести жидкость собирается в баллончик. При повышении температуры жидкость расширяется и вытесняется в трубку.

О температуре судят по высоте подъема жидкости относительно специальной шкалы, вмонтированной внутри стеклянного баллончика. При понижении t⁰ столбик жидкости опускается (т.к. сечение капилляра const). Максимальный термометр (например, медицинский) показывает наибольшую температуру за определенный промежуток измерения. В капилляре максимального термометра имеется сужение. Добавочное давление в капилляре удерживает столбик ртути, не давая ей опуститься до нижнего предела шкалы. При нагревании жидкость в капилляре расширяется и поднимается на определенную высоту, но при понижении температуры не опускается. Высота, на которую поднимается жидкость при нагревании, сохраняется. Для установки максимального термометра на измерение нужно его предварительно встряхнуть.

Максимальный термометр устанавливается с наклоном 5 градусов к горизонту, он указывает ''max'' температуру, которая была с момента ее установки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что такое абсолютная и относительная влажность?

2. Что такое упругость водяного и насыщенного пара?

3. Как работает барометр, психрометр, гигрометр?

4. Как пользоваться психрометрической таблицей?

5. Устройство и принцип действия максимального и срочного термометров.

Лабораторная работа №14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ

Цель работы: изучить тепловое расширение тел и научиться определить коэффициент линейного расширения металла.

Приборы и принадлежности: прибор с индикатором.

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:

1. Изучить теорию теплового расширения тел.

2. Вывести формулу:

РАБОТА С ПРИБОРОМ:

Для проведения опытов по определению коэффициента линейного расширения необходимо:

1. Пробирки комплектов принадлежностей на 2/3 объема наполнить водой комнатной температуры, опустить в каждую по испытуемому стержню, пробирку поместить на штатив.

2. Обратить внимание на то, чтобы нижний конец стержня упирался на дно пробирки.

3. В гнездо заземления вставить штекер и подключиться к контуру заземления или к любому предмету, имеющему связь с землей.

4. Штепсельную вилку вставить в розетку.

5. В поворотный кронштейн вставить индикатор и отвести его на четверть оборота в сторону до упора.

6. Пробирку с испытуемым стержнем через отверстие в крышке прибора ввести в нагреватель.

7. Оттянуть шток индикатора вверх, установить индикатор над пробиркой (повернуть кронштейн в прорези до упора).

8. Стрелку индикатора установить на нуль.

9. Только после этого можно включить питание прибора кнопочным выключателем. При этом должна загореться лампочка.

При кипении воды в пробирке испытуемый образец принимает температуру, равную температуре кипения воды. Увеличение длины образца определяется по отклонению стрелки индикатора от первоначального положения. Отсчет ведут до полделения шкалы индикатора, т.е. с точностью до 5х10^-3 мм.

ДЛЯ ПРОДОЛЖЕНИЯ РАБОТЫ И ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ С ДРУГИМИ ОБРАЗЦАМИ НЕОБХОДИМО:

1. Кнопочным выключателем отключить питание прибора.

2. Индикатор на поворотном кронштейне отвести в сторону до упора.

3. Извлечь из прибора нагретую пробирку и поместить ее на штатив.

4. Повторить операции (5-10) 2-3 раза.

Поскольку дальнейшая работа проводится при разогретом приборе во избежании заметных искажений в замерах, время с момента помещения пробирки в зону нагрева до фиксации первоначального положения стрелки индикатора не должно превышать 30-40 сек.

По окончании работы с прибором приступают к подсчету численного значения коэффициента расширения по формуле: , где ∆l – в мм, показания индикатора, l₀ – первоначальная длина образцов (160 мм), t_п – конечная температура воды в пробирке после нагревания, которая находится по формуле: t_п = 100⁰ + 0,0375 ( Н – 760 ), где Н – давление по барометру в мм.рт.ст.

Вычислить погрешность измерений.