Лабораторна робота № 4. Вивчення методів визначення вологості атмосферного повітря

 

Обладнання: психрометр аспіраційний, психрометр електричний, гігрометр побутовий, гігрометр волосяний, гігрограф-самописець волосяний.

 

Завдання 1. Ознайомитись з двома основними методами прогнозу вологості атмосферного повітря:

а) основи гігрометричного методу, основні прилади,

б) основи психрометричного методу, основні прилади.

 

Завдання 2. Замалювати у зошиті будову та описати основні принципи роботи: психрометра аспіраційного, психрометра електричного, гігрометра побутового, гігрометра волосяного, гігрографа-самописця волосяного.

 

Завдання 3. Ознайомитись з структурою та принципами використання психрометричних таблиць. За допомогою них визначити основні характеристики вологості повітря за даними вимірів, проведених в лабораторії (за допомогою психрометра аспіраційного), а також за даними свого варіанту.

 

Завдання 4. Розв’язати задачі.

 

Завдання 5 (висновок). У висновку порівняйтесфери практичного застосування та точність двох методів визначення вологості атмосферного повітря.

 

Теоретичні відомості до роботи

У сучасній метеорологічній практиці використовують два основних методи визначення показників вологості атмосферного повітря.

Гігрометричний метод. Зміст методу полягає у тому, що при конструюванні приладів для визначення показників вологості повітря використовують як приймальну частину деякі органічні тіла, що мають здатність за рахунок великої гігроскопічності змінювати свої фізичні розміри (довжину, об’єм, площу) під впливом зміни вологості атмосфери.

Зокрема, саме за таким принципом працюють гігрометри та гігрографи-самописці. Приймальною частиною у них є волосина (використовується людська обезжирена волосина), або плівка тваринного походження (найчастіше – плівка з міхура чи шлунка великої рогатої худоби). Найпоширеніший прилад такого типу – гігрометр волосяний. Зменшення або збільшення розмірів (довжини) волосини під впливом зміни вологості повітря системою важелів передається до стрілки, за якою по шкалі приладу зчитуємо значення показників відносної вологості повітря(у відсотках).

Психрометричний метод. Даний метод ґрунтується на знаходженні різниці між показами двох термометрів: сухого та змоченого (зволоженого). Сухий (звичайний, чи строковий) термометр показує фактичну (реальну) температуру повітря. Змочений термометр відрізняється тим, що його резервуар обмотується зволоженою тканиною (гігроскопічним батистом, який опускається в ємкість з дистильованою водою). З поверхні батисту безперервно відбувається випаровування води. Процес випаровування супроводжується витратою тепла, тому резервуар змоченого термометра охолоджується, і прилад завжди показує температуру, дещо нижчу, ніж сухий термометр. Різниця у їх показах буде тим більшою, чим сухіше повітря (і, відповідно, інтенсивніше йде процес випаровування з поверхні батисту). Покази сухого і змоченого термометра зрівняються лише у тому випадку, коли повітря стане повністю насиченим (відносна вологість досягне 100%), і випаровування з поверхні тканини припиниться.

Саме за різницею показів сухого і змоченого термометрів визначають усі параметри вологості атмосфери. Для цього складені спеціальні психрометричні таблиці, в яких наводиться значення характеристик вологості повітря (відносної вологості, парціального тиску, дефіциту вологості, точки роси) для кожного значення різниці показів сухого та змоченого термометрів. Для більшої точності необхідно також вводити поправку на значення атмосферного тиску (додаткова таблиця з поправками в кінці психрометричної таблиці).

Психрометричний метод визначення показників вологості значно точніший, він використовується у метеорології як основний. Психрометр – це прилад, який складається з двох термометрів (один з яких – змочений) закріплених у спільному корпусі. Психрометри також обладнуються аспіраційним пристроєм (вентилятором), використання якого сприяє вирівнюванню показників, їх репрезентативності. Психрометри бувають електричні (з електричним вентилятором) та аспіраційні (з механічним вентилятором).

На метеостанції психрометр встановлюється у психрометричній будці (що захищає від прямої сонячної радіації) на висоті 2 м над поверхнею землі. Найчастіше застосовується електричний психрометр.

Аспірацій ний психрометр з ручним встановленням терміну вентиляції головки приладу використовується в основному у експедиційних умовах.

Рис. 5. Волосяний гігрометр

Рис. 6. Гігрограф

 

 

Рис. 7. Загальний виглядРис. 8. Установка термометрів

психометричної будкиу психометричній будці

 

Рис. 9. Аспіраційний психрометр

 

Задачі до лабораторної роботи № 4.

1. Змішуються 2 повітряні маси (1 маса з температурою 5⁰С, температурою по змоченому термометру 4,8⁰С, 2 маса з температурою 21⁰С, температурою по змоченому термометру 20,6⁰С). Чи буде туман, скільки вологи сконденсується і скільки при цьому виділиться тепла? Якою буде температура суміші цих повітряних мас? Атмосферний тиск становить 1000 гПа.

 

2. Змішуються 2 повітряні маси (1 маса з температурою 2,5⁰С, температурою по змоченому термометру 2,0⁰С, 2 маса з температурою 10⁰С, температурою по змоченому термометру 9,3⁰С). Чи буде туман, скільки вологи сконденсується і скільки при цьому виділиться тепла? Якою буде температура суміші цих повітряних мас? Атмосферний тиск становить 950 гПа.

 

3. Розрахувати відносну вологість повітря при температурі 15⁰С і парціальному тиску 10,4 гПа.

 

4. Температура повітря становить 20,5⁰С, а точка роси дорівнює 17,5⁰С. Визначити дефіцит точки роси і висоту рівня конденсації в атмосфері.

 

5. На якій висоті розпочнеться утворення хмар в атмосфері, якщо приземна температура становить 9,5⁰ С, а точка роси дорівнює 7,0⁰С?

 

6. Визначити відносну вологість повітря, якщо відомо, що пружність водяної пари дорівнює 10,5 гПа, а дефіцит пружності дорівнює 2,5 гПа.

 

7. При температурі 20⁰С парціальний тиск водяної пари становить 15,8 гПа. Чи є повітря повністю насиченим?

 

8. Температура повітря становить 12,8⁰С, а дефіцит точки роси дорівнює 20% від цього значення. Визначити величину точки роси та висоту рівня конденсації.

 

9. Парціальний тиск водяної пари дорівнює 6,0 гПа, а максимальна пружність водяної пари більша на 25 %. Визначити відносну та абсолютну вологість атмосферного повітря.

 

 

10. Визначити за психрометричною таблицею показники вологості повітря (точку роси, дефіцит вологості, відносну вологість, парціальний тиск), якщо відомо:

Варіант	t, ^0С	t’, ^0С	Р, гПа
	2,8	1,9
	18,0	16,3
	12,7	11,9
	5,6	5,4
	13,6	13,5
	12,0	10,5
	23,1	22,1
	21,0	19,6
	10,6	8,5
	4,3	3,8
	8,4	7,7
	0,8	0,5
	1,5	1,2
	5,9	5,0
	15,0	14,3
	20,4	19,3
	4,7	4,3
	8,3	7,3
	2,4	1,9
	11,5	10,7
	17,8	16,4
	16,1	14,0
	9,5	8,6
	7,2	5,8
	11,8	10,4