Прилади не можна розбирати та розгвинчувати. 3 страница
Лабораторна робота № 3
Тема
Визначення відносної вологості повітря
2 Мета і завдання
2.1 Ознайомитися з різними методами визначення вологості повітря.
2.2 Навчитися визначати абсолютну і відносну вологість повітря.
3 Інформаційне забезпечення
3.1 Л. С. Жданов, Г. Л. Жданов. Фізика (§§ 8.8; 8.9; 9.1 – 9.3).
3.2 Курс лекцій із загальної фізики (с. 57 – 60; Додатки: табл. №11, с. 251).
4 Технічне забезпечення
4.1 Гігрометр; термометр; насос; психрометр; летюча рідина; термобарогігрометр.
При виконанні роботи треба обережно поводитися з наданим обладнанням. Забороняється позичати будь – які прилади у інших робочих груп, щоб запобігти їх падінню та травмуванню розбитим склом. При роботі з летючою речовиною треба обов’язково провітрювати приміщення.
5 Теоретичні відомості
Наявність водяної пари в повітрі визначається абсолютною та відносною вологістю.
Тиск Р або густина r водяної пари, яка є в повітрі при даній температурі, називаєтьсяабсолютною вологістю повітря і вимірюється в одиницях тиску (Н×м-2) або в одиницях густини (кг×м-3).
В багатьох природних та технічних процесах дуже важливо знати, в якій мірі пара, що є в повітрі, близька до насичення. Цей стан характеризує фізична величина, яка називається відносною вологістю. Вона виражається відношенням тиску Р або густини r пари, що міститься в повітрі, до тиску Рн або густини rн пари, яка насичує повітря при даній температурі.
Відносну вологість виражають у відсотках: 
, або 
. (1)
Одним з методів визначення відносної вологості повітря є метод, що полягає у знаходженні точки роси tp за гігрометром, а потім визначенні за таблицею абсолютної вологості повітря.
Пару, що знаходиться в повітрі і не насичує його, можна шляхом зниження температури перевести в стан насичення. Ознакою насичення пари є її конденсація – утворення крапельок води на центрах конденсації (роса, туман). Температура, при якій водяна пара, що є в повітрі, стає насиченою, називається точкою роси tр.
В першому досліді за допомогою гігрометра (див. рисунок 3.1 а)) визначають температуру, при якій пара, що міститься в повітрі, стає насиченою.
Точку роси визначають в такий спосіб. Камеру гігрометра (1) заповнюють летучою рідиною і вставляють в неї термометр. Далі крізь камеру продувають повітря за допомогою груші чи насосу для більш інтенсивного випаровування. При цьому температура в камері суттєво знижується і доводиться до того значення, при якому навколишнє повітря за цієї температури стає насиченим водяними парами і на дзеркальній поверхні камери випадає роса, що означає, що дана температура є точкою роси tр.
Це добре видно, якщо дзеркальну поверхню камери, що помутнішала, порівняти із дзеркальним кільцем (2), розташованим навколо камери. Користуючись таблицею «Тиск насичених парів та їх густина при різних температурах», визначають абсолютну вологість Р і r. Потім за формулами (1) і (2) розраховують відносну вологість повітря та її середнє значення.
Іншим способом визначення відносної вологості повітря є метод, заснований на використанні приладу, що називається психрометром (див. рисунок 3.1 б)). Він складається з двох однакових термометрів - сухого і вологого, тобто один з них знаходиться просто у повітрі, а інший обгорнутий капілярним матеріалом, змоченим у воду.
Очевидно, що покази вологого термометру будуть меншими, ніж сухого, оскільки при випаровуванні відбувається зниження температури. Різниця температур буде тим більшою, чим менша буде вологість повітря. Це пояснюється тим, що при меншій вологості випаровування відбувається інтенсивніше і температура вологого термометру буде меншою. Таким чином можна простежити залежність між різницею температур за показами психрометру і вологістю повітря, яка надається у так званій психрометричній таблиці.
В другому досліді, визначивши покази температур сухого tс і вологого tв термометрів, обчислюється різниця їх значень: 
(2), і за психрометричною таблицею знаходиться значення відносної вологості повітря.
Визначити відносну вологість повітря можна також за допомогою побутового термобарогігрометра. Дія цього гігрометра заснована на властивості кінського волосся змінювати свою довжину в залежності від вологості повітря. До волосся за допомогою спеціального механізму приєднується стрілка гігрометра, яка за градуйованою шкалою показує відносну вологість.
В третьому досліді треба лише зняти покази відносної вологості за побутовим термобарогігрометром.
Виконання роботи
6.1 Проведення досліду № 1 (робота з гігрометром)
6.1.1 Наданим термометром визначити температуру навколишнього середовища t.
6.1.2 Камеру гігрометра наполовину заповнити летючою рідиною.
6.1.3 Поставити термометр до камери гігрометра.
6.1.4 Продуваючи повітря через гігрометр за допомогою насосу, знизити температуру в камері до появи роси на дзеркальній поверхні (1) камери (див. рисунок 3.1 а)).
6.1.5 Визначити температуру tр1 в момент появи роси на поверхні камери.
6.1.6 Припинити продування повітря і визначити температуру tр2, при якій роса зникає при підвищенні температури в камері гігрометра.
6.1.7 Дослід повторити тричі.
6.1.8 За таблицею «Тиск насичених парів та їх густина при різних температурах» визначити густину r і тиск P при середньому значенні точки роси та rн і Pн насиченої пари при кімнатній температурі.
6.1.9 Всі отримані дані округлити до цілої частини і занести до таблиці 1.
6.2 Опрацювання результатів досліду № 1
6.2.5 За даними таблиці 1 розрахувати середнє значення точки роси tр сер.
6.2.6 Розрахувати відносну вологість повітря jr і jР за значенням густини і тиску водяної пари за формулою (1).
6.2.7 Обчислити середнє значення відносної вологості повітря у першому досліді.
6.2.8 Результати обчислень округлити до цілої частини і занести до таблиці 1.
Таблиця 1. Результати досліду № 1
| № виміру | t, °C | tр1, °C | tр2, °C | tр сер, °C | r´10 , кг×м-3 | P´10 , Па | rн´10 , кг×м-3 | Pн´10 , Па | j1r, % | j1Р, % | j1 сер, % |
| 1 | |||||||||||
| 2 | |||||||||||
| Сер. | Í | Í | Í | Í | Í | Í | Í | Í | Í |
6.3 Проведення досліду № 2 (робота з психрометром)
6.3.5 Визначити температуру tс сухого термометра (див. рисунок 3.1 б)).
6.3.6 Визначити температуру tв вологого термометра.
6.3.7 Всі отримані дані занести до таблиці 2.
6.4 Опрацювання результатів досліду № 2
6.4.5 Обчислити різницю показів сухого і вологого термометрів за формулою (2).
6.4.6 визначити відносну вологість j2 за психрометричною таблицею (див. п. 3.2).
6.4.7 Всі результати обчислень занести до таблиці 2.
Таблиця 2. Результати досліду № 2
| tс, °С | tв,°С | Dt, °С | j2, % |
6.5 Проведення досліду № 3 (робота з термобарогігрометром)
6.5.5 Визначити за шкалою побутового термобарогігрометру відносну вологість:
j 3 =
6.6 Опрацювання всіх дослідів
6.6.5 Знайти середнє значення відносної вологості усіх дослідів: jсер =
6.6.6 Розрахувати абсолютні і відносну похибки і зробити висновок:
Dj1= ; Dj2 = ; Dj3 = ; Djсер = ; d =
6.6.7 Остаточний результат:j=
Висновок
Контрольні запитання
1. Що називається фазою речовини?
2. Властивості насиченої пари.
3. Що таке вологість повітря? Формула визначення відносної вологості повітря.
4. Що таке точка роси?
8 Місце для розрахунків