Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

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

Параметры окружающей среды часто меняются, что зависит от внешних факторов (температуры воздуха, погодных условий). Микроклимат в помещении сразу становится другим. Это ощущается сильнее, если есть погрешности в работе системы отопления, нарушена циркуляция воздуха дома или появились микрощели в оконных блоках.

Усиливается такой эффект, когда регулярно выполняется полив цветов, сушится бельё в комнате и т. д. Чтобы повлиять на влажность воздуха, нужно понимать, насколько сильно она меняется. Для этого проводят измерения данного параметра с помощью гигрометра.

Что такое влажность воздуха

Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

В названии параметра зашифровано его значение.

Влажность – показатель, который определяет содержание воды в разных средах.

Если нужно узнать, сколько влаги может быть в воздухе, ориентироваться следует на вариант нормы – значения диапазона 30-60%. Но эта величина постоянно меняется.

В первом случае определяют содержание воды в воздушной среде объёмом 1 м 3 . Такой показатель называют ещё плотностью водяного пара в воздухе.

Второй из вариантов представляет собой соотношение массовой доли пара к максимальной при заданных параметрах. Единицы измерения – %.

Приборы для измерения влажности воздуха

Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

Используют гигрометр. Его основной функцией является определение содержания влаги в составе воздушной среды.

Существует несколько видов:

  • волосной;
  • плёночный;
  • кондуктометрический;
  • весовой и конденсационный;
  • керамический;
  • психометрический;
  • электронный.

Различают приборы по механизму действия, а также эффективности.

Электронный вид устройства позволяет получить результат быстро. Механические аналоги надёжные, но понадобится больше времени на измерения.

Волосной гигрометр

Прибор предназначен для определения изменений содержания влаги в пределах 30-80%. Волосной (волосяной) гигрометр относится к устройствам механического типа. Он устроен достаточно просто.

Элементы конструкции: рама из металла, человеческий волос, на котором закреплён небольшой грузик, а также предусмотрен шкив, стрелка, шкала с делениями. Принцип действия устройства основан на изменении длины волоса под воздействием параметров окружающей среды.

Плёночный гигрометр

Прибор выдерживает более существенные механические нагрузки, чем волосной аналог. Конструкцией предусмотрена органическая плёнка. Прибор измеряет влажность воздуха по сходному принципу с ранее рассмотренным вариантом: стрелка смещается, когда увеличивается/уменьшается размер мембраны.

Весовой и конденсационный гигрометры

Принцип действия основан на увеличении веса вещества, поглощающего влагу. С помощью прибора измеряют абсолютную влажность в помещении. Конструкцией предусмотрено несколько соединённых трубок, наполненных хлористым кальцием.

Такой гигрометр определяет изменение влажности воздуха в помещении путём определения разницы между весом до и после впитывания гигроскопичным веществом влаги из окружающей среды. При этом получают максимально точный результат.

Конденсационный гигрометр – прибор для измерения относительной влажности воздуха. Для этого используется принцип определения разницы температур. Механизм действия гигрометра: под воздействием луча света, который падает на специальное зеркало, появляется конденсат или образуются кристаллы льда. Относительная влажность определяется посредством разницы температур до и после появления конденсата.

Психрометрический гигрометр

Принцип работы устройства тоже основан на измерении температуры окружающей среды. Только конструкцией психометрического гигрометра предусматривается 2 термометра (сухой, влажный), а не 1, как в ранее рассмотренном устройстве.

По мере испарения влаги изменяются параметры окружающей среды. Влажность воздуха определяется посредством данных: определения скорости испарения конденсата, разницы температур двух термометров.

Керамический гигрометр

При работе устройства измеряется электрическое сопротивление массы из керамического материала и металлических частиц. Используются материал: каолин, глина, кремний. Лучше всего устройство работает, если в состав массы входят окислы металлов.

Электронный гигрометр (цифровой)

Когда выбирают способ, как измерить влажность в помещении максимально точно, следует рассмотреть электронный вариант устройства. Принцип его действия основан на изменении сопротивляемости хлористого лития, который покрывает пластину внутри гигрометра. Для повышения точности предусмотрен встроенный термометр.

Альтернативные методы измерения

Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

Для определения изменений параметров воздуха применяют подручные средства. Они не позволяют получить точные данные. Однако если есть подозрения, что влажность воздуха не соответствует нормам, появятся основания для покупки специального прибора.

  1. Стакан воды. Его охлаждают (до +5°С), затем оставляют в комнате. Если появившийся конденсат стекает на стол, предполагают повышенную влажность воздуха. Когда стенки быстро высыхают, считается, что влажность слишком низкая.
  2. Табличный метод на основе разницы температур. При этом используют ртутный термометр. Для получения нужных данных рекомендуется измерить температуру воздуха в нормальном состоянии и во влажной среде (термометр оборачивают влажным полотенцем).

Как выбрать измеритель влажности воздуха

Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

Отмечают ряд параметров, на которые обращают внимание перед покупкой:

  • тип гигрометра;
  • точность (наилучший вариант – электронный прибор);
  • возможности устройства: учитывают диапазон значений измеряемой влажности;
  • условия эксплуатации (обращают внимание на допустимую температуру воздуха);
  • возможность переносить устройство с места на место.

Современные модели электронных устройств выполняют разные задачи, например, используются также и в качестве будильника, барометра, некоторые из них имеют функцию Wi-Fi.

Преимущества устройства

Положительные качества гигрометров, которые предназначены для использования в помещении:

  • высокая скорость получения результатов;
  • точность;
  • наличие дополнительных функций.

Когда применяются гигрометры, измерить параметры окружающей среды можно с минимальной погрешностью. Для сравнения, при использовании альтернативных способов отклонение полученных данных от реальных значений может быть велико.

Диапазон влажности и порог нагрева

По ГОСТу нормой зимой считается относительная влажность 30-45%, а летом – от 30 до 60%. При выборе гигрометра для использования в помещении учитывают диапазон значений:

  • 20-80% в спальне;
  • ванная комната – 100%, т. к. здесь постоянно повышены показатели;
  • балкон, кладовая, кухня – от 10 до 90%, в этих помещениях влажность тоже часто увеличиваются.

Гигрометр может эксплуатироваться при повышении температуры воздуха до +120°С, что позволяет использовать его в сауне, бане.

Точность измерения

Все приборы, посредством которых выполняется измерение влажности воздуха, имеют погрешность. Минимальное отклонение – у электронных (1%). Но при эксплуатации в быту к гигрометрам не предъявляются столь высокие требования, а потому даже более существенная погрешность допустима (1-5%).

Как поддерживать относительную влажность воздуха в доме

Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

Показатели окружающей среды в помещении постоянно изменяются. Если в данный момент времени появилась необходимость повлиять на влажность, и нет возможности ждать, когда значение изменится естественным путём, рекомендуется прибегнуть к подручным способам.

Если влажность низкая

  • проветривание, что нормализует циркуляцию воздушных потоков;
  • влажная уборка;
  • располагают по квартире несколько ёмкостей с водой.

В помещении применяют увлажнитель воздуха, кондиционер, терморегулятор.

Если влажность высокая

Исключают любые источники влаги:

  • бельё для сушки вывешивают на балконе, а не в комнате;
  • выполняют регулирование окон, чтобы усилить приток воздушных потоков;
  • включают компактные нагреватели;
  • применяют осушители воздуха.

Первые признаки изменения микроклимата

Влажность воздуха приборы для измерения влажности воздуха значение влажности

Заметить повышение или снижение влажности воздуха в помещении можно по ряду признаков. Если показатель повышен:

  • бельё долго сохнет;
  • на окнах появляется конденсат;
  • появляется чёрный грибок на поверхностях.

Если содержание влаги снижено (менее 30%), можно заметить это благодаря признакам:

  • у членов семьи появляется сухой кашель, причём только дома;
  • кожа и слизистые оболочки пересушены;
  • часто появляется носовое кровотечение;
  • усиливается зуд из-за постоянного ощущения сухости;
  • кожа шелушится.

Выводы

Когда становятся заметны признаки изменения относительной влажности, нужно постараться нормализовать значения этого параметра. Если бельё долго сохнет, появляется конденсат на окнах или кашель у членов семьи, то сначала рекомендуется измерить влажность воздуха в помещении.

Для этого применяют гигрометры. Они представлены разными видами: электрический, керамический, механический и др.

С целью повышения/понижения показателя содержания влаги в воздушной среде прибегают к подручным средствам или подключают специальную технику (увлажнители, осушители, кондиционер).

Источник