Лабораторная работа по теме: «Определение относительной влажности воздуха»

Лабораторная работа №3

Тема: «Определение относительной влажности воздуха»

Цель: научиться пользоваться психрометром Августа и гигрометром и определять относительную влажность воздуха в классной комнате.

Необходимо знать: определение абсолютной и относительной влажности воздуха.

Необходимо уметь: определять цену деления психрометра, термометра, работать с приборами, делать выводы на основе экспериментальных данных.

Оборудование: психрометр Августа, конденсационный гигрометр, термометр, диэтиловый эфир, таблицы.

Теоретические сведения

В атмосфере Земли всегда содержатся водяные пары. Их содержание в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность определяется плотностью водяного пара р_а, находящегося в атмосфере, или его парциальным давлением p_п.

Парциальным давлением p_п называется давление, которое производил бы водяной пар, если бы все другие газы в воздухе отсутствовали.

Относительной влажностью φ называется отношение парциального давления p_п водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного пара p_н.п., при данной температуре. Относительная влажность ф показывает, сколько процентов составляет парциальное давление от давления насыщенного пара при данной температуре и определяется по формулам:

Парциальное давление p_п можно рассчитать по уравнению Менделеева-Клапейрона или по точке росы. Точка росы - это температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе становится насыщенным.

Относительную влажность воздуха можно определить с помощью специальных приборов.

Психрометр или психрометр Августа.

Психрометр состоит из двух термометров: сухого и увлажненного. На шарике увлажненного термометра закреплен фитиль, конец которого опущен в чашечку с водой. Вода, испаряясь с фитиля забирает от термометра тепло, поэтому показания увлажненного термометра ниже, чем у сухого. По показанию сухого и разности показаний сухого и увлажненного термометров с помощью психрометрической таблицы находится относительная влажность воздуха.

Температура, при которой охлажденный воздух становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы Тр. При точке росы абсолютная влажность воздуха равна плотности насыщенного пара ρ₀= ρ_a

Запотевание холодного предмета, внесенного в теплую комнату, объясняется тем, что воздух вокруг предмета охлаждается ниже точки росы и часть имеющихся в нем водяных паров конденсируется.

Ход работы.

Задание №1. Работа с психрометром.

• Изучить устройство психрометра и принцип его действия.

• Спять показания сухого и смоченного термометров и определить разность их показаний.

• Пользуясь психрометрической таблицей, определить относительную влажность воздуха.

Результаты измерений занести в таблицу.

Сделать вывод, указав физический смысл измеренной величины.

Задание №2. Работа с конденсационным гигрометром.

• Изучить устройство и принцип действия конденсационного гигрометра.

• Определить по термометру температуру окружающего воздуха.

• Определить точку росы - температуру, при которой появляются капельки росы на блестящей поверхности гигрометра (для этого наполнить гигрометр эфиром и продуть через него воздух при помощи груши).

• По таблице «Давление насыщенного водяного пара и его плотность при различных температурах» определить давление насыщенного пара p_н.п при комнатной температуре и парциальное давление p_п при температуре росы.

• Пользуясь формулой вычислить относительную влажность.

Результаты измерений занести в таблицу.

Сделать вывод, указав физический смысл измеренной величины.

Контрольные вопросы

1. Какой пар называется насыщенным? Что такое динамическое равновесие; точка росы?

2. Почему показания смоченного термометра меньше, чем сухого?

3. Как, зная точку росы, можно определить парциальное давление?

4. Сухой и влажный термометры психрометра показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?

5. В комнате объёмом 150 м³ при температуре 300 К содержится 2,07 кг водяных паров. Определите относительную и абсолютную влажность воздуха.

Литература

1. Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений начального и среднего профессионального образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Мякишев Г. Я. Физика: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2005. – 366с.