Психрометр. психрометрическая таблица. прибор для определения относительной влажности воздуха. теория

История создания влагомера

Влажность труднее измерить, чем температуру, и поэтому первые гигрометры были не совсем точными. Леонардо да Винчи изобрел первую версию гигрометра уже в конце 1400 года. Гийом Амонтонс изобрел гигрометр, который был похож на трехжидкостный барометр, в 1687 году. В 1781 году Гораций Бенедикт де Соссюр (1740–1799) обнаружил, что человеческий волос, хорошо показывает влажность. Крупный прорыв в гигрометрии был сделан в 1802 году британским исследователем Джоном Далтоном (1766-1844). Он показал, что количество водяных паров, необходимых для насыщения, сильно зависит от температуры. Это привело к пониманию относительной влажности и того, как пользоваться гигрометром психрометрическим.

Показания влагомера взаимозаменяемы, простыми расчетами они преобразуются из одного вида в другой – относительная влажность помогает определить точку росы или абсолютную влажность.

Гигрометры бывают следующих видов:

волосной;
весовой;
керамический;
конденсационный;
электронный;
психрометрический (психрометр).

Рассмотрим более подробно технологию действия каждого вида устройства.

Волосной гигрометр

Волосные гигрометры работают на основе обычного волоса и его свойств. Волос может изменять свою длину при различной влажности воздуха. Он натягивается на дощечку или рамку и, удлиняясь или укорачиваясь, двигает стрелку, которая в свою очередь перемещается по шкале устройства.

Волосной гигрометр хорош для домашнего использования, если необязательно получение предельно точных данных.

Также их не стоит перемещать или как-то иначе механически на них воздействовать. При малейшем ударе гигрометр может выйти из строя, так как вся его конструкция достаточно хрупка и деликатна.

Весовой гигрометр

Абсолютный весовой гигрометр состоит из нескольких трубок, приведенных в систему. В них помещается гигроскопическое вещество, которое может поглощать из воздуха влагу.

Через всю систему протягивается определенная порция воздуха, взятая в одной точке пространства.

Так, человек определяет массу трубочной системы до пропуска через нее воздуха и после, а также непосредственно объем проведенного воздуха и при нехитрых математических манипуляциях может просчитать изучаемый показатель в абсолютном значении.

Механический (керамический) гигрометр

Пористая или твердая керамическая масса, в состав которой также входят металлические элементы имеет электрическое сопротивление. Его уровень напрямую зависит от влажности.

Для правильного его действия керамическая масса должна состоять из некоторых окислов металла. В качестве основы используется каолин, кремний и глина.

Конденсационный гигрометр

Такой гигрометр достаточно прост в применении. Принцип его действия основывается на использовании встроенного зеркала. Температура этого зеркала изменяется вместе с температурой воздуха в окружающем пространстве.

Определяется его температура в первоначальный момент измерения. Далее на поверхности зеркала появляются капли влаги либо небольшие кристаллы льда. Температура измеряется еще раз.

С помощью разницы температур, определенных конденсационным гигрометром, и определяется влажность воздуха.

Электронный гигрометр

На пластинку из стекла или другого подобного электроизоляционного вещества наносят слой хлорида лития.

Меняется влажность – увеличивается или уменьшается концентрация и сопротивляемость хлористого лития.

Стоит отметить, что на показания электронного (электролитического) гигрометра может оказывать незначительное влияние температура воздуха, поэтому он часто оборудован встроенным термометром.

Такой гигрометр предельно точен и дает показания с минимальной погрешностью.

Психрометрический гигрометр (психрометр)

Психрометр представляет собой систему из двух обычных спиртовых термометров. Один из них сухой, а второй – влажный (это состояние регулярно поддерживается).

Чем быстрее испаряется влага, тем ниже относительная влажность. Конденсированная жидкость при этом начинает охлаждаться. Таким образом, устанавливают разницу между температурами двух термометров и скорость испарения, а на их основе находят влажность воздуха.

Психрометр не является гигрометром в прямом смысле, но измеряет тот же показатель, поэтому их зачастую отожествляют.

По сути, принцип действия любого гигрометра достаточно прост и базируется на физических или химических свойствах материалов и веществ.

Поверка

осуществляется по документу МИ 737-83 «Гигрометр психрометрический ВИТ. Методы и средства поверки».

Основные средства поверки:

– термометр ртутный стеклянный лабораторный ТЛ-4 (регистрационный № 303-91);

– термостат жидкостный ТЖ-ТС-01 (регистрационный № 20444-02);

– нулевой термостат, воспроизведение 0 ±0,2 °С.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки при первичной поверке наносится в паспорт, при периодической поверке -на свидетельство о поверке.

Как узнать влажность воздуха без измерительных приборов

Для проведения этого эксперимента будут необходимы обычный стакан, немного воды и холодильник. На несколько часов в холодильник помещается стакан с холодной водой. Когда температура жидкости в сосуде достигнет 3 – 5˚С, стакан ставят в помещение, где будет измеряться влажность воздуха.

Если воздух в комнате очень сухой, то на поверхности стакана будет наблюдаться конденсат, который исчезнет после 5 – 10 минут наблюдения. Если воздух в помещении очень влажный, то на стенках стакана в течение 5 – 10 минут образуются большие капли конденсата. Если же не наблюдается ничего из двух предыдущих вариантов – воздух в комнате средней влажности.

Литература

(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
Алешкевич В. А. Молекулярная физика. — М.: Физматлит, 2016. — 308 с. — (Университетский курс общей физики). — ISBN 978-5-9221-1696-1.
(недоступная ссылка)
Бухарова Г. Д. Молекулярная физика и термодинамика. Методика преподавания. — 2-е изд. — М.: Юрайт, 2017. — 221 с. — (Бакалавр. Академический курс. Модуль). — ISBN 978-5-534-01570-6.
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
Медведский В. А. Гигиена животных. Справочник. — Минск, 2005. — 566 с.
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)
(недоступная ссылка)

Относительная влажность воздуха

Для описания такого восприятия введена такая величина, как относительная влажность.

Определение.Относительная влажность воздуха – величина, показывающая насколько далек пар от насыщения.

Т. е. величина относительной влажности, простыми словами, показывает следующее: если пар далек от насыщения, то влажность низкая, если близок – высокая.

Обозначениеотносительной влажности: .

Единицы измеренияотносительной влажности: %.

Формула вычисления относительной влажности:

Обозначения:

плотность водяного пара (абсолютная влажность), (в СИ) или ;

плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, (в СИ) или .

Диапазоны измерения

Температурный диапазон сухого термометра колеблется от 15 до 40 градусов по Цельсию.

Относительная влажность измеряется в зависимости от температуры. Диапазон ее измерения таков:

При температуре 26-40 градусов – от 20 до 90 процентов.
При температуре 23-26 градусов – от 40 до 90 процентов.
При температуре 20-23 градуса – от 54 до 90 процентов.

Термометрической жидкостью, которая заливается в гигрометр психрометрический, является толуол.

Цена одного деления составляет две десятые градуса. Межповерочный интервал составляет два года. Каждый прибор должен находиться в индивидуальной коробке, а при транспортировке располагаться строго вертикально. Особенно это касается холодного времени года.

Что это такое?

Журнал учета показаний психрометрического гигрометра – специальный журнал, позволяющий вести учет всех изменений микроклимата помещения. Его использование обязательно для больниц, поликлиник, аптек и других учреждений, в которых находятся лекарства и продукты, требующие особых условий хранения. Применение журнала регламентировано приказом Минздрава России. Каждое учреждение самостоятельно выбирает форму ведения отчетности о микроклимате помещения – электронную или бумажную. За неведение учета предусмотрена административная ответственность, в особенных случаях возможно лишение лицензии на право реализовывать и хранить лекарственные средства.

Журнал учета температурного режима и относительной влажности в помещении выпускается в виде таблицы, которая имеет несколько граф:

дата и время записи;
температура в помещении согласно градусам Цельсия;
показание «сухого» термометра в психрометрическом гигрометре;
показание «влажного» термометра в психрометрическом гигрометре;
относительная влажность воздуха;
подпись лица, ответственного за ведение учета.

Каждая графа должна обязательно заполняться. Согласно нормативным актам, заполненный журнал должен храниться не менее года, не считая текущий год.

Устройство

Простейший статический психрометр Августа состоит из двух одинаковых , расположенных на расстоянии 4—5 см друг от друга. Один термометр — обычный для измерения температуры воздуха (сухой термометр), а второй имеет устройство увлажнения: спиртовая колба влажного (мокрого) термометра обёрнута 1—2 слоями тканевой (батист, шифон, марля) ленты, один конец которой находится в резервуаре с водой. Воду желательно использовать дистиллированную или, в крайнем случае, кипячёную, чтобы замедлить отложение солей, ведущее к забиванию капилляров ленты и её быстрому пересыханию. На способность ткани к смачиванию колбы термометра влияет также запыленность воздуха; ткань заменяют по мере того, как она теряет гигроскопичность. За счёт капиллярного эффекта ткань непрерывно увлажняет колбу термометра; вследствие испарения влаги увлажнённый термометр охлаждается. Снимают показания сухого и влажного термометров и находят относительную влажность воздуха либо по психрометрической таблице, либо по номограмме — психрометрическому графику (психрометрической диаграмме), либо с помощью онлайн-калькулятора. При относительной влажности, равной 100 %, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. При точных измерениях в случае отклонения атмосферного давления от номинального либо учитывают поправку к полученным по психрометрической таблице результатам, либо выполняют расчёт по формуле Реньо. Конструкция психрометра может включать в себя вентилятор для обдува воздухом обоих термометров. Скорость обдува обычно составляет 0,5-2 м/с; для психрометров, устанавливаемых в воздуховодах, скорость обдува может достигать 8 м/с. К каждому психрометру прилагается психрометрическая таблица и/или график, учитывающие особенности конкретной серии приборов и призванные выдавать возможно более достоверные результаты замеров относительной влажности.

Гигрометр: инструкция по применению

Гигрометр ВИТ-2

Чтобы иметь наглядное представление о современных психрометрических гигрометрах, рассмотрим инструкции применения ВИТ-1 и ВИТ-2:

Психрометром ВИТ-1 измеряют уровень влажности воздуха при температуре от -5С до +25С. Применяется как для измерений внутри жилых помещений, так и производственных, складских, тепличных и птицеводческих фермах. Как уже упоминалось выше, на лицевой панели гигрометра имеются два термометра со шкалой измерения, а также психрометрическая таблица с основными техническими параметрами психрометра и диапазонами возможной абсолютной погрешности. Рассматривая инструкцию, там упоминается, что внутри питателя всегда должна находиться дистиллированная вода по ГОСТу. Для начала следует определить значение температуры воздуха по термометру, расположенному слева, затем округлить его до целого числа в градусах Цельсия. Учитывая показания «мокрого» термометра, показывающего скорость испарения влаги, следует рассчитать разницу между полученными ранее и этими значениями. Далее, зная показатель, найти его по психрометрической таблице

Следует обратить внимание на то, что на панели гигрометра расположены две таблицы: верхняя используется при максимальной разнице между значениями двух термометров до 5,5 С, а нижняя – до 11С

Применение таблицы для поиска значения простое: по крайней левой колонке следует найти показание, указанное «сухим» термометром, а сверху выбрать значение, полученное в результате разницы между значениями «сухого» и «влажного» термометров. Точка пересечения этих двух показателей будет указывать на процентное соотношение уровня влажности воздуха.

Инструкция по применению гигрометра психрометрического ВИТ-2 не отличается от первого. «Влажный» термометр психрометра ВИТ-2 вместо дистиллированной воды, как в первом случае, содержит толуол. Содержание этой термометрической жидкости определяет перечень мер, которые предпринимать нельзя:

Подвергать прибор резким сотрясениям и ударам
Протирать шкалу обоих термометров средствами с использованием кислот, спиртосодержащих жидкостей.
Подвергать приборы нагреву свыше 45 С.
Толуол токсичный и огнеопасный, поэтому следует осторожно обращаться с ним при разрушении «мокрого» термометра.
Перевозка гигрометра должна осуществляться только при вертикальном положении прибора.

Использование прибора возможно только в закрытом помещении, когда температура воздуха в теплое время года не превышает 40С, а в холодное не опускается ниже -15С.

Так же, как и ВИТ-1, прибор ВИТ-2 состоит из двух термометров со стеклянным питателем и психрометрической таблицей. Резервуар питателя увлажняется водой, после чего снимаются показания с обоих термометров. По разнице показаний «сухого» и «мокрого» термометра находится значение по числа, указанным в таблице. При снятии показаний прибор следует держать строго вертикально на уровне глаз. Минимальное время выдержки психрометра составляет 30 минут.

Как сделать измеритель влажности воздуха своими руками

Психрометр – достаточно несложное по своей конструкции изобретение, поэтому любой желающий сможет сделать его самостоятельно.

Необходимые материалы:

два спиртовых термометра;
небольшой отрезок батистовой ткани;
несколько деревянных реек;
мелкие шурупы;
стеклянная баночка.

Для подставки психрометра необходимо взять небольшую деревянную пластину размером 50 мм в ширину и 120 мм длинной. К ней шурупами крепим рейку, длина которой зависит от длины используемых измерительных приборов. Перпендикулярно к ней крепится еще одна планка, на которой будут держаться термометры.

Основу прибора можно соединить с подставкой просверлив в ней небольшое отверстие, либо же использовать клей ПВА. После того, как корпус психрометра собран, нижний баллон одного из термометров обматывается батистовой тканью. Конец ткани опускается в сосуд, в котором находится незамерзающая жидкость.

При проверке показателей изготовленного прибора следует проверить результаты заводского измерителя и сравнить оба показателя. В дальнейшем для определения уровня влажности воздуха необходимо пользоваться специальной психрометрической таблицей.

Использовав минимум материалов и свободного времени, владелец готового изделия получит полезный инструмент для измерения уровня влаги воздуха.

Психрометрические таблицы предназначены для вычисления характеристик влажности воздуха по данным станционного или аспирационного психрометра, а также по измеренным значениям температуры воздуха и относительной влажности или температуры точки росы.Психрометрические таблицы дают возможность определять характеристики влажности воздуха (упругость водяного пара, температуру точки росы, относительную влажность и дефицит упругости) при атмосферном давлении от 550 до 1100 гПа и температуре воздуха от —20,0 до +49,9 °С психрометрическим методом и при температуре воздуха от —84,5 до —9,9 °С по измеренным значениям относительной влажности.Во 2-е издание включены исправленные Психрометрические таблицы, изданные в 1972 г., и Психрометрические таблицы (добавления для низких значений влажности), изданные в 1976 г.Таблицы предназначены для определения характеристик влажности воздуха на гидрометеорологических станциях (в том числе пустынных, высокогорных, арктических, антарктических и др.). Они могут быть использованы также в учреждениях, лабораториях, цехах, шахтах, складах и других организациях, где возникает необходимость определения влажности воздуха при различных значениях давления и температуры.

Предисловие ко второму изданиюВведениеПравила пользования таблицамиТаблицы1. Температура точки росы td °С, упругость е гПа и дефицит d гПа водяного пара при различных значениях температуры воздуха ГС и относительной влажности f %2. Температура точки росы td °С, упругость водяногопара е гПа, относительная влажность / % и дефицит упругости водяного пара d гПа при различных значениях температуры воздуха t °С и температуры смоченного термометра t’°С3. Поправки ?е гПа к упругости водяного пара е на давление воздуха р для станционного психрометра:а) (t — t’) от 0 до 10 °С (вода!)б) (t — t’) от 10 до 30°С (вода!)в) (t — t’) от 0 до 10 °С (лед!)4. Поправки ?е гПа к упругости водяного пара при определении влажности аспирационным психрометром:а) (t — t’) от 0 до 10 °С (вода1)б) (t — t’) от 10 до 30 °С (вода1)в) (t — t ) от 0 до 10 °С (лед!)5. Насыщающая упругость водяного пара Ew гПа над плоской поверхностью чистой воды при разных температурах t °С (вода!)6. Насыщающая упругость водяного пара Ew гПа над плоской поверхностью чистого льда при разных температурах воздуха t°С (лед!)7. Температура точки росы td °С при разных значениях упругости водяного пара е гПа (лед!)8. Температура точки инея ti °С при разных значениях упругости водяного пара е гПа9. Температура точки росы td °С, упругость водяного пара е гПа, относительная влажность f % и дефицит упругости водяного пара d гПа при различных значениях температуры воздуха ГС и температуры смоченного термометра t’ °С (дополнение таблицы 2 для низких значений влажности)

Психрометр и гигрометр

Так ли уж необходим психрометр, когда влажность воздуха можно определить при помощи другого прибора – гигрометра? Принцип работы этого прибора основан на других свойствах окружающей среды: гигрометры бывают резистивными, ёмкостными, термисторными и оптическими. Простейшие из них используют свойство некоторых материалов скручиваться или распрямляться при колебаниях влажности.

В ряде случаев показания любого из гигрометров являются недостаточно точными. Простота устройства психрометра обеспечивает высокий уровень защиты от посторонних влияний, поэтому полученные с его помощью данные оказываются более точными и надёжными. Поэтому нередко для уточнения результатов измерений показания гигрометров время от времени проверяют при помощи психрометра.

В то же время гигрометры во многих случаях являются более удобными для использования. Так, ёмкостные гигрометры справляются с замерами влажности не только воздуха, но и твёрдых веществ. Это необходимо для контроля параметров таблеток, бетонных изделий и др.

В чем особенность психрометра Ассмана?

Психрометр Ассмана – это гораздо сложнее и более надежное устройство для измерения влажности воздуха. Оба термометра конструкции находятся нижними концами в специальном металлическом корпусе, который защищает их от попадания солнечных лучей, тепловых воздействий, а также от различных повреждений. Воздух движется с постоянной скоростью благодаря работе вентилятора. Этот вентилятор, еще известный как аспиратор, обдувает термометры со скоростью 2 м/сек.

Определение влажности с помощью этого психрометра: прибор подвешивают в месте исследования на высоте 1,5 м от пола; результаты получают через 10 – 15 минут зимой и через 4 – 5 минут в летнее время.

Общим для психрометра Августа и психрометра Ассмана является то, что в конструкции обеих есть стеклянно – ртутные термометры. Минус этих приспособлений – их хрупкость и, соответственно, отсутствие возможности проводить измерения дистанционно.

Как пользоваться гигрометром психрометрическим

Аналоговый гигрометр

В зависимости от механизма действия, выделяют несколько видов психрометров:

Волосяной

Его работа основана на естественной способности человеческого волоса изменять долину в зависимости от уровня влаги.

Конденсационный

Основан на получении ответа от специального механизма, состоящего из зеркала, на котором образуется конденсат от воздействия влаги.

Весовой

Его показания зависят от количества водяного пара.

Психрометрический

Его функционирование основано на наличии двух термометров, и измерении разницы тех показаний, которые они предоставляют. Для получения данных об уровне влажности воздуха внутри помещения используется этот вид психрометра.

Способ, как пользоваться психрометрическим гигрометром, достаточно прост. В его основе лежит наблюдение за двумя термометрами, один из которых сухой, второй – увлажненный. Они постоянно измеряют температуру окружающей среды, при этом второй термометр увлажняется при помощи обычной дистиллированной воды. Он показывает различные значения, и на основе разницы показаний вычисляется уровень влажности воздуха в помещении.

Примитивный психрометр для домашнего использования предусматривает определение значений уровня влажности по специальной таблице, в которой указаны соответствующие показатели температуры. Современные, электронные, модели, самостоятельно высчитывают эти значения и выводят их на жидкокристаллический экран. Кроме того, они могут указывать уровень атмосферного давления, а также информировать пользователя о нарушении микроклимата в помещении, чтобы предпринять меры по урегулированию обстановки

Особенно важно это для создания комфортного микроклимата детской комнаты

Наиболее популярными современными моделями психрометрического гигрометра являются ВИТ-1 и ВИТ-2. Чтобы иметь представление об их функционировании, необходимо ознакомиться с подробной инструкцией по их использованию.

Гигрометр психрометрический ВИТ-2

Корпус данной модели гигрометра выполняется из пластика, а вместо жидкости в капилляры заливается толуол. Диапазон измеряемой температуры колеблется в рамках 20- 40 °С, а диапазон измерения влажности- от 20 до 90%. Отличается невысокой стоимостью, простым процессом эксплуатации, широким охватом значений влажности воздуха.

Как пользоваться психрометрическим гигрометром

1. Вначале снимаются показания по «увлажненному» и «сухому» термометрам.
2. С точностью до 0,1 В°С определяется температура по термометрам. При этом вводятся отмеченные показания, которые указываются в паспорте.
3. Разность температур по «увлажненному» и «сухому» термометрам вычисляется, и вводятся поправки посредством алгебраического сложения.
4

Определяется относительная важность воздуха согласно психометрической таблице. Искомая относительная влажность будет на пересечении строк температуры по «сухому» термометру и разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометру

Каждый желающий может приобрести психрометрический гигрометр ВИТ для личного пользования

Так как влажность является очень важным показателем, влияющим на самочувствие людей, врачи рекомендуют уделять внимание ее уровню в комнатах, используя соответствующие приспособления.