Залетова Е.Н. Лабораторная работа «Определение относительной влажности воздуха»

Цель работы: определение относительной влажности воздуха в различных местах аудитории.

Оборудование: психрометр Августа, психрометрическая таблица, конденсационный гигрометр, спирт, ртутный термометр, таблица насыщающих водяных паров.

Подготовка к лабораторной работе

1. Ответьте на вопросы:

1) Каков физический смысл абсолютной влажности воздуха?

2) Что показывает относительная влажность воздуха?

3) Какой пар называют насыщенным?

4) Каково важнейшее свойство насыщенных паров?

5) От чего и как зависит относительная влажность воздуха?

6) Что такое точка росы? Какой прибор позволяет ее измерить?

7) От чего и как зависит точка росы?

2. Решите задачи:

1) Относительная влажность воздуха 78 % . Каковы возможные показания сухого и влажного термометров психрометра Августа?

2) Показания обоих термометров психрометра Августа одинаковы. Какова относительная влажность воздуха? Дайте письменное объяснение.

3) Температура воздуха 14 °С. Точка росы 9 °С. Как вы это понимаете? Рассчитайте относительную влажность воздуха.

3. Изучите ориентировочное описание хода работы и, руководствуясь им, составьте план выполнения работы.

Ориентировочное описание хода работы

1. Выберите из приведенных ниже пунктов I(3; 4; 6 — 1) и 2); 7 — 1), 2)) те утверждения, которые вы считаете верными, запишите их номера в отчет и сообщите преподавателю.

2. Согласуйте с преподавателем перечень опытов, которые вы решили проводить.

I. Опыты с психрометром Августа.

1. Убедитесь в наличии воды в стаканчике резервуара психрометра и при необходимости долейте ее.

2. Проведите опыт приблизительно посередине аудитории. Записав показания сухого и влажного термометров, а также разность их показаний, определите относительную влажность воздуха, пользуясь психрометрической таблицей.

3. Предскажите, что произойдет с разностью показаний термометров, если вы изберете для опытов более холодное место в аудитории (подумайте и найдите его сами).

1) Разность показаний не изменится.

2) Разность показаний увеличится.

3) Разность показаний уменьшится.

4. Как изменится при этом относительная влажность воздуха?

1) Она уменьшится, так как абсолютная влажность воздуха уменьшится, а плотность насыщенного пара увеличится.

2) Она не изменится, так как абсолютная влажность воздуха увеличится, а плотность насыщенного пара тоже возрастет.

3) Она увеличится, так как абсолютная влажность воздуха не изменится, а плотность насыщенного пара уменьшится.

5. Проверьте ваш прогноз на опыте. Запишите результаты в таблицу.

Таблица результатов изменений и вычислений

6. Поставьте эксперимент по определению относительной влажности воздуха при значительном увеличении температуры воздуха в каком-то месте аудитории, то есть имитируйте состояние атмосферы в «пустыне»

Предварительно выполните следующее прогнозирование.

1) Что произойдет при этом с разностью показаний термометров?

а) Разность показаний уменьшится.

б) Разность показаний увеличится.

в) Разность показаний не изменится.

2) Как изменится при этом относительная влажность воздуха?

а) Она увеличится, так как абсолютная влажность понизится, а плотность насыщенного пара уменьшится.

б) Она уменьшится, так как абсолютная влажность воздуха не изменится, а плотность насыщенного пара увеличится.

в) Она уменьшится, так как абсолютная влажность и плотность насыщенного пара уменьшатся.

7. Поставьте эксперименты, позволяющие имитировать состояние атмосферы в «тропиках».

Предварительно предскажите следующее.

1) Что произойдет с разностью показаний и почему?

а) Увеличится.

б) Не изменится.

в) Уменьшится.

2) Как изменится при этом относительная влажность воздуха?

а) Она уменьшится, так как плотность насыщенного пара увеличится.

б) Она не изменится, так как абсолютная влажность воздуха и плотность насыщенного пара увеличатся.

в) Она увеличится, так как абсолютная влажность воздуха сильно возрастет.

3) Может ли в этом эксперименте разность показаний термометров психрометра быть равной 0°? Если «да», то как это следует понимать?

Проверьте на опыте!

II. Опыты с конденсационным гигрометром.

А. Работа со школьным гигрометром (выполняется в коридоре).

1. Измерьте температуру окружающего воздуха.

2. Налейте в камеру летучей жидкости (спирта).

3. Установите в камеру гигрометра термометр.

4. Продувая с помощью груши воздух через камеру со спиртом, внимательно наблюдайте за полированной поверхностью стенки камеры, сравнивая ее с поверхностью кольца. В момент появления запотевания запишите показание термометра.

5. Прекратив продувание воздуха, заметьте, при какой температуре исчезает запотевание.

6. Определите точку росы как среднее арифметическое измеренных температур.

7. Опыт повторите еще 1—2 раза.

8. По таблице VIII(сборника задач) определите плотности насыщенных паров при точке росы и комнатной температуре.

9. Вычислите относительную влажность для каждого опыта и найдите ее среднее значение.

10. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности при определении относительной влажности методом среднего арифметического.

Б. Работа с самодельным конденсационным гигрометром.

1. Полый шаровой сосуд — шарообразный кондуктор для опытов по электростатике закрепите в лапке штатива.

2. В сосуд налейте приблизительно 30 см³ воды комнатной температуры и добавьте в нее полную чайную ложку нашатыря или немного снега.

3. Следите за полированной поверхностью шара, и в момент появления влажного налета зафиксируйте температуру.

4. Удалите остаток снега и, дождавшись полного исчезновения влажного налета, запишите показание термометра.

5. Определите точку росы аналогично пункту А (6).

6. Далее — аналогично пунктам А (7 — 10).

III. Опыты с волосяным гигрометром и баротермогигрометром.

1. Определите относительную и абсолютную влажность воздуха с помощью волосяного гигрометра в различных местах аудитории (см. пункт I).

2. Подышите на волос гигрометра и, понаблюдав за поведением его стрелки, объясните изменение показаний гигрометра.

3. Определите относительную влажность по баротермогигрометру.

Примечание. Значения влажности воздуха, полученные с помощью различных приборов, должны совпадать в пределах их погрешностей.

IV. В конце работы ответьте на контрольные вопросы.

1. От каких факторов зависит изменение разности показаний термометров психрометра?

2. При каком условии разность показаний термометров психрометра максимальна?

3. При каком условии и почему относительная влажность воздуха может увеличиться, несмотря на уменьшение абсолютной влажности?

4. Почему и при каком условии иногда внутренние поверхности наших окон в холодные зимние дни «потеют», а в некоторых случаях на них образуется даже лед, хотя температура воздуха в комнате 15— 20 °С?

Методические рекомендации

1. Перед работой с психрометром Августа убедитесь, что в воду опущен только конец ткани, которой обвязан шарик влажного термометра. Сам же шарик не долбыть погружен в воду (подумайте, почему?).

2. Для более точного определения момента появления росы перед работой следует тщательно протереть полированное дно и кольцо конденсационного гигрометра или поверхность полого шарового сосуда до полного блеска. Кроме того, перед наблюдением необходимо установить прибор так, чтобы полированные поверхности были расположены под углом 30—40° к лучу зрения.

3. Камеру гигрометра следует наполнить спиртом с таким расчетом, чтобы шарик термометра был погружен в спирт, и в то же время спирт не расплескивался при продувании воздуха.

4. После окончания работы со школьным конденсационным гигрометром необходимо сразу же проветрить помещение.

5. Для закрепления в лапке штатива шарового сосуда (см. пункт II. Б—1) используйте резиновую пробку с просверленным в ней отверстием, в которое вставляется выступающая стальная трубка (или стержень в новой конструкции).

6. Количество воды, а соответственно и нашатыря можно брать в 2 раза больше (см. пункт П-Б).

7. Для имитации атмосферных условий «пустыни» (см. пункт I—6) рекомендуется использовать электроплитки (на одном ряду столов) с закрытым нагревательным элементом.

8. Для имитации атмосферных условий «тропиков» (см. пункт I—7) рекомендуется использовать электрические чайники с горячей водой (на втором ряду столов).

1) Воду следует вскипятить в начале урока и открывать крышки чайников только на время опытов.

2) Если вода остынет — можно подогреть.

3) Термометры располагать на расстоянии 25—30 см над чайником (и над плиткой — см. предыдущий пункт).

9. При использовании электроплиток и чайников работу целесообразно выполнять стоя (не садиться — для удобства и в целях безопасности).

10. Минимальным объемом работы рекомендуется считать пункты Iи II-А (или II-Б).