Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Содержание

Вещества могут переходить из твёрдого состояния в жидкое, а из жидкого — в газообразное. Последнее превращение называют парообразованием, которое может проходить путем испарения или кипения.

Кипение происходит при определённой температуре для каждой жидкости. А вот испарение жидкости, напротив, происходит при любой ее температуре.

Значит, испарение на нашей планете происходит непрерывно: испаряется вода с поверхностей озер, океанов, рек, различной растительности и т. д. Вследствие этого воздух в нашей атмосфере всегда содержит в себе водяные пары.

Влажность — это понятие, которое характеризует содержание водяного пара в атмосфере. В данном уроке мы разберем понятия абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы, познакомимся с приборами для измерения влажности воздуха.

Абсолютная и относительная влажность

Количество водяных паров в воздухе при определенной температуре определяет степень влажности. Но как эту степень оценить? В этом нам помогут два новых определения: абсолютная влажность и относительная влажность.

Абсолютная влажность $rho$ — это физическая величина, показывающая, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом $1 space м^3$ при данных условиях, т. е. плотность водяного пара.
$rho = frac$.

Обратите внимание, что, рассчитывая плотность различных веществ, мы использовали стандартную единицу измерения — $frac$. Для абсолютной влажности принято применять внесистемную единицу измерения плотности — $frac$.

Степень влажности определяется фактором того, насколько водяной пар близок или далек от состояния насыщения.

  • Чем больше в воздухе водяных паров, тем ближе пар к состоянию насыщения
  • Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения

Вспомним: насыщенным называют пар, который находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Число молекул, вылетающих из жидкости, становится равно числу молекул, возвращающихся в нее.

Соответственно, зная только абсолютную влажность, нельзя сказать сухой это воздух или влажный, насколько он близок к состоянию насыщения.

Чаще всего водяной пар, содержащийся в воздухе, является ненасыщенным. Если бы водяной пар в воздухе был всегда насыщенным, то все, что находится на земной поверхности, никогда бы не высыхало.

Относительная влажность воздуха $varphi$ — это отношение абсолютной влажности воздуха $rho$ к плотности $rho_0$ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
$varphi = frac cdot 100 %$.

Т.е., относительная влажность характеризует процентное содержание влаги в воздухе. Наиболее благоприятной для человека считается относительная влажность воздуха $40-60 %$.

Точка росы

В любом случае в воздухе находится водяной пар. Если мы будем понижать температуру воздуха, то при определенной температуре сможем довести пар, содержащийся в нем, до состояния насыщения.

Если после этого продолжать снижать температуру, то пар начнет конденсироваться. В итоге, образуется туман, и выпадают капельки росы. Здесь у нас появляется еще одна новая величина, которая тоже характеризует влажность воздуха, — точка росы.

Точка росы — это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.

Влажность воздуха измеряют с помощью специальных приборов: конденсационных и волосных гигрометров и психрометров.

Конденсационный гигрометр

Рассмотрим устройство и принцип работы конденсационного гигрометра (рисунок 1). С помощью него можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы.

В его основе — небольшая металлическая коробка 1. Ее передняя стенка 2 окружена кольцом 3. Поверхности этих элементов хорошо отполированы. Между ними помещена теплоизолирующая прокладка 4. К самой коробке присоединена резиновая груша 5. Внутрь коробки вставлен термометр 6.

Заполним коробку, например, эфиром. Вы уже знаете, что эта жидкость достаточно быстро испаряется. Начнём продувать воздух через коробку с помощью груши. Так мы ускорим испарение эфира, коробка быстро охладится. Вскоре на полированной поверхности появятся капельки росы.

Отметим температуру, которая наблюдается в данный момент. Так мы определили точку росы. Именно в этот момент пар стал насыщенным.

Далее, используя специальные таблицы, можно определить абсолютную влажность воздуха.

Вид обычного лабораторного гигрометра представлен на рисунке 2.

Волосной гигрометр

Из названия этого прибора можно догадаться, что где-то в его устройстве присутствует волос. И, действительно, действие волосного гигрометра (рисунок 3) основано на одном интересном свойстве человеческого волоса. Дело в том, что при увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется.

На шкале этого прибора уже отмечены величины относительной влажности воздуха. При увеличении относительной влажности волос удлиняется, а при уменьшении — укорачивается. При этом стрелка двигается вдоль шкалы, указывая на величину относительной влажности воздуха.

Психрометр

Психрометр (от латинского психрос — холодный, метрио — измерять) представлен на рисунке 4.

Этот прибор состоит из двух термометров. Конец одного из них обмотан тканью и опущен в воду. Вода испаряется, термометр охлаждается. Термометры будут показывать разные значения.

Испарение проходит менее интенсивно при большой относительной влажности, и более интенсивно при малой относительной влажности. Чтобы оценить ее, нужно зафиксировать разность температур на термометрах. Для них также существуют специальные таблицы, из которых можно узнать величину относительной влажности воздуха.

Влажность в окружающем мире

Влажность воздуха важна как в природе, так и в быту человека. Изначально, наше самочувствие часто зависит от этого показателя. Ведь интенсивность испарения влаги с нашего кожного покрова определяется влажностью воздуха. Низкая влажность может приводить к пересыханию слизистых оболочек, проблемам с кожей и волосами, а очень высокая — к ухудшению общего физического состояния.

Влажность воздуха влияет на теплообмен многих организмов с окружающей средой, на жизнь животных и растений. Когда люди выращивают растения в теплицах или оранжереях, им необходимо знать и контролировать влажность воздуха. Таким образом поддерживается нужный режим для их роста и жизнедеятельности.

Значение влажности воздуха играет большую роль в метеорологи для прогнозов погоды. При работе различной техники важно учитывать влажность — при высоких показателях быстрее возникает коррозия. При хранении важных произведений искусств и книг также следят за влажностью.

Измерение влажности воздуха

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Из курса физики 8 класса известно, что степень насыщенности воздуха водяным паром называется влажностью. Эта величина достаточно сильно влияет на ощущение температуры у человека, поэтому её необходимо измерять. Кратко поговорим об измерении влажности воздуха в помещении и на открытом воздухе, какие приборы для этого существуют, на каких принципах они работают.

Влажность и её виды

Поскольку влажность зависит от количества водяного пара в атмосферном воздухе, проще всего представить влажность массой воды в единице воздушного объёма. Фактически это плотность, и в качестве единицы измерения влажности воздуха при этом используются граммы на кубический метр. Такая влажность называется абсолютной.

Другим видом влажности является относительная влажность. Эта величина показывает, насколько близок водяной пар в воздухе к насыщению. Если пар насыщен, и воздух содержит максимальное количество влаги, относительная влажность принимается за 100 %.

Приборы для измерения влажности

Для измерения влажности используются следующие приборы.

Конденсационный гигрометр

В соответствии с формулами молекулярно-кинетической теории, при охлаждении воздуха парциальное давление водяного пара в нём падает, и в определённый момент пар станет насыщенным, начнётся его конденсация, в воздухе появится туман и роса.

Температура, при которой пар из воздуха начинает конденсироваться, называется точкой росы. Зная точку росы, можно установить парциальное давление водяного пара, а значит, и абсолютную влажность.

На этом принципе основан конденсационный гигрометр. Он представляет собой закрытую коробку с резиновой грушей и с термометром. Внутри находится легко испаряемая жидкость (эфир). Одна сторона коробки отполирована для удобства наблюдений.

Продувая воздух через гигрометр, мы заставляем эфир испаряться, температура гигрометра понижается. Как только будет достигнута точка росы, полированная поверхность гигрометра запотеет, и этот момент отмечается по термометру.

Зная точку росы, по таблицам находится парциальное давление насыщенного водяного пара и абсолютная влажность воздуха. А зная температуру окружающего воздуха, можно найти и относительную влажность. Это наиболее точный и полный метод измерения влажности.

Волосяной гигрометр

Использование конденсационного гигрометра не очень удобно, поэтому в быту чаще всего используется волосяной гигрометр. Его действие основано на том, что белковые молекулы, из которых состоят обычные волосы, меняют свою структуру при изменении относительной влажности и заметно расширяются, волос при этом удлиняется. Это удлинение передаётся на стрелку, и по шкале непосредственно считывается относительная влажность.

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Рис. 2. Волосяной гигрометр

Психрометр

Ещё одним прибором, измеряющим относительную влажность, является психрометр. Он состоит из двух термометров — сухого и смоченного. Чем ниже относительная влажность, тем быстрее происходит испарение, и тем ниже оказывается температура смоченного термометра.

Таким образом, используя таблицу на приборе, по показаниям двух термометров устанавливают текущую относительную влажность.

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Рис. 3. Психрометр

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Что мы узнали?

Наиболее точно и полно влажность измеряется с помощью конденсационного гигрометра. В быту для измерения влажности более удобен волосяной гигрометр или психрометр.

§ 19. Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Окружающий нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности водоёмов и растительных покровов всегда содержит в себе водяные пары. Содержание водяного пара в атмосфере характеризует такое понятие, как «влажность».

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Она имеет большое значение для многих процессов, происходящих в атмосфере. Влажность воздуха характеризует погоду и климат, влияет на теплообмен организма с окружающей средой, на жизнь животных и растений.

Чем больше водяных паров находится в определённом объёме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. С другой стороны, чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров потребуется для его насыщения.

В зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности.

Абсолютная влажность ρ показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м 3 при данных условиях, т. е. плотность водяного пара.

Чтобы судить о степени влажности воздуха, важно знать, близок или далёк водяной пар, находящийся в воздухе, от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.

  • Относительной влажностью воздуха φ называют отношение абсолютной влажности воздуха ρ к плотности ρ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

Относительную влажность воздуха можно определить по формуле

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нём пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнёт конденсироваться в виде росы. Появляется туман, выпадает роса.

  • Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Точка росы также характеризует влажность воздуха.

Для определения влажности воздуха используют такие приборы, как гигрометр и психрометр.

Гигрометры бывают двух видов — конденсационные и волосные.

С помощью конденсационного гигрометра можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы. Он представляет собой металлическую коробочку 1 (рис. 23). Её передняя стенка 2 хорошо отполирована и окружена также отполированным кольцом 3. Между стенкой и кольцом расположена теплоизолирующая прокладка 4. К коробочке подсоединена резиновая груша 5 и вставлен термометр 6.

Если в коробку налить легко испаряющуюся жидкость (эфир), то, продувая воздух через коробку с помощью груши, можно вызвать сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. На полированной поверхности появляются капельки росы.

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

По термометру замечают температуру, при которой они появляются. Это и есть точка росы, так как появление росы говорит о том, что пар стал насыщенным. По таблице плотности насыщенного водяного пара и определяют абсолютную влажность воздуха.

Действие волосного гигрометра (рис. 24) основано на свойстве человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности воздуха. При увеличении влажности воздуха длина волоса увеличивается, а при уменьшении влажности его длина уменьшается. При этом стрелка, перемещаясь по шкале, указывает относительную влажность воздуха.

Прибор для определения влажности воздуха — психрометр — состоит из двух термометров, один из которых обмотан тканью, конец которой опущен в воду. Поскольку вода испаряется, то термометр охлаждается.

Какие приборы используют для определения влажности воздуха 8 класс кратко

Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идёт испарение. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров будет меньше. По этой разности температур с помощью специальных таблиц и определяют относительную влажность воздуха.

Определение влажности воздуха необходимо в метеорологии для предсказания погоды, в теплицах и оранжереях для поддержания нужного режима растениям. Работа многих технических устройств и возникновение коррозии зависит от влажности воздуха. Для хранения произведений искусства и книг необходимо поддерживать влажность воздуха на определённом уровне. От влажности воздуха зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. Чтобы человек чувствовал себя комфортно, влажность воздуха в помещениях должна быть 40—60%.

Вопросы

1. Что называют относительной влажностью воздуха?
2. Что называется точкой росы?
3. Какие приборы используют для определения влажности воздуха?
4. Как определить точку росы с помощью конденсационного гигрометра?
5. Как, используя психрометр, можно узнать относительную влажность воздуха?

Упражнение 15

1. Оба термометра в психрометре показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?

2. Как изменится разность показаний сухого и влажного термометров в психрометре при понижении температуры воздуха, если абсолютная влажность остаётся без изменения?

3. Почему вечером после жаркого дня появляется роса?

Источник