Файл: molfizБІО2011кін_вар.pdf

Випаровування – це процес пароутворення на вільній поверхні рідини. Він проходить при будь-якій температурі рідини. Процес випаровування з молекулярно-кінетичної точки зору пояснюється наявністю у рідині молекул, енергія яких перевищує певний рівень, унаслідок чого молекула може покинути поверхню рідини і вийти у простір над нею. Рідину покидають молекули. Що мають найбільші швидкості, внаслідок, чого зменшується середня швидкість теплового руху залишених у рідині молекул і знижується її температура. Очевидно, що внутрішня енергія системи при цьому зменшується. Пара, яка перебуває у динамічній рівновазі з рідиною, називається насиченою. При насиченні виліт молекул з рiдини не припиняється, але число молекул, що вилiтають з рiдини, стає рiвним числу молекул, якi повертаються за той же час в рiдину.

Кипіння – це бурхливе пароутворення по всьому об’єму рідини під час нагрівання рідини, доведеної до температури кипіння. Утворені на поверхні посудини і всередині рідини бульбашки пари, збільшуючись в об’ємі, піднімаються на поверхню рідини.

Кiлькiсть водяної пари, що мiститься в одному кубічному метрi

повiтря, називається абсолютною вологістю повітря. Отже,

абсолютна вологість повітря – фізична величина, що дорівнює густині водяної пари в повітрі.

Абсолютна вологість повітря має розмірність одиниці густини речовини

кг

[ п ]Ci м3

Оскільки, реально в одному кубічному метрі повітря декілька грам водяної пари, то зручно як одиницю абсолютної вологості використовувати дольну одиницю 1 г/м3.

Практично дуже важко вимiряти кiлькiсть водяної пари в 1м3 повiтря (густину). Тому в метеорологiї користуються iншим визначенням. Тиск водяної пари, що знаходиться в повiтрi при данiй температурi, називається абсолютною вологiстю

Абсолютна вологiсть може бути виражена через тиск водяної пари, що мiститься в повiтрi. Величину абсолютної вологості повітря, визначену у такий спосіб називають, пружністю або тиском водяної пари

59

Рп СІ Па.

Часто тиск водяної пари виражають у мм.рт.ст.

Вiдносною вологiстю повiтря називається величина, що вимiрюється вiдношенням абсолютної вологостi до абсолютної вологості у стані насичення повiтря при данiй температурi, вираженiй у відсотках

Відносну вологість також визначають через відношення тисків водяної пари у повітрі

Вiдносною вологiстю називають величину, що вимiрюється вiдношенням тиску водяної пари, що мiститься в повiтрi, до тиску водяної пари, яка насичує повiтря при тiй же температурi, вираженiй у відсотках.

Точкою роси називається така температура, при якiй пара, що знаходиться в повiтрi, стає насиченою. Насичуючою парою називається така пара, яка перебуває в динамiчнiй рiвновазi з своєю рiдиною.

Ненасичена пара може бути переведена в насичену шляхом пониження температури. Поява слiдiв роси на охолоджених предметах є ознакою насичення, температура появи роси на охолодженій поверхні фіксується як точка роси.

Методи визначення вологості повітря

1. Метод точки роси. Вологість повітря методом точки роси визначають гігрометром Ламбрехта (рис.9.6). Він складається з

60

тонкого металевого полірованого диска, на зворотному боці якого є резервуар . У резервуар наливають ефір і вставляють термометр через отвір. Через другий отвір за допомогою гумової

трубки з грушею продувають повітря. Ефір швидко випаровується і полірований дзеркальний диск при цьому охолоджується. Одночасно охолоджується і повітря, що прилягає до диска, а на поверхні диска виступає роса внаслідок конденсації водяної пари з повітря (поверхня диска стає ніби матовою, що добре помітно, коли порівнювати її з блискучою

поверхнею кільця. Фіксують температуру, що відповідає моменту потемніння поверхні диска t1 . Причинивши продування повітря,

визначають температуру t2 зникнення роси.

Рис. 9.6

Для обчислення вологості повітря беруть за точку роси t середнє арифметичне величин t1 і t2 .

За таблицею тиску i густини насиченої пари визначають абсолютну вологiсть п , яка вiдповiдає точцi роси. За температурою

оточуючого повiтря по тiй же таблицi визначають тиск або густину

насичуючої пари пн , якiй вiдповiдає ця температура. Вiдношення п / пн

повітря.

Гігрограф служить для постійного

Рис. 9.7

спостереження за зміною відносної вологості повітря. Робочий механізм гігрографа із пучка (35 — 40

штук) обезжирених людських волосин, натягнутих на рамку і закреплених із двох кінців. При змінні вологості повітря довжина

61

пучка волосин викликає коливання стрілки з пером. Коливальні рухи пера фіксуються на паперовій діаграмній стрічці. Покази гігрографа необхідно періодично контролювати за показами зразкового психрометра.

Рис. 9.8. Гігрограф

Метод психрометра .Для бiльш швидкого визначення вологостi використовують прилади, якi називаються психрометрами. Психрометр (рис. 9.9.) має два абсолютно однакових термометри , які знаходяться в однакових потоках повітря. Покази таких термометрів повинні бути однакові. Якщо балончик одного термометра буде весь час вологим (наприклад, обгорнутий змоченою тонкою тканиною), а другого сухим, то покази термометрів. Унаслідок випаровування води, будуть різними.

Так званий „вологий термометр” буде показувати температуру нижчу ніж „сухий”. Чим менша вологість оточуючого повітря, тим інтенсивніше буде випаровування води і тим нижчі будуть покази „ мокрого термометра”. Відліки за двома термометрами дадуть різницю температур, яка характеризує вологість повітря.

62

Для вимірювання вологості повітря найширшого поширення набули стаціонарні психрометри Августа (рис. 9.9.) і аспіраційні психрометри Асмана (рис. 9.10 ). За будовою вони відрізняються лише тим, що в статичному психрометрі потік повітря вільний, а в аспіраційному створюється спеціальним вентилятором ( аспіратором), крім того, балончики аспіраційних термометрів поміщені у дзеркальні трубчасті оправи, що захищають їх від побічних променистих потоків енергії. Клас точності аспіраційного психрометра вищий ніж стаціонарного.

Аспіраційний психрометр Асмана має два однакових спеціальних ртутних термометри А , балончик правого покритий

Рис. 9.10

батистом. Психрометр має електричний або пружинний вентилятор для створення стаціонарного вимушеного потоку повітря

Шлях повітряних потоків (швидкість 2,5 м/с) показаний стрілками - вище балончиків обидва потоки з'єднуються в один. Для

63

усунення нагрівання приладу інфрачервоними променями його металеві частини нікельовані.

Батист змочують за допомогою гумової груші Г з піпеткою П. Грушу наповняють дистильованою водою. Невеликим натисканням груші воду в піпетці піднімають, але не більш, ніж на 1 см від кінця піпетки. Таке положення рівня зберігається завдяки затискачу З . Вкрай обережно піпетку вводять у трубку для змочування батисту. Після цього відкривають затискач, щоб вода не потрапила на інший термометр і внутрішню поверхню трубки. Ключем К заводить вентилятор (5-6 обертів ключа) і стежать за показами термометра. Коли покази термометрів за стабілізуються (через 5-10 хв ), їх записують; вентилятор при цьому повинен працювати на повний хід. При відліку показань термометрів варто насамперед відрахувати десяті частки градусів і записати їх і тільки після цього - відрахувати цілі значення.

Виведемо робочу формулу для обчислення вологості повітря психрометром. При стаціонарному режимі роботи приток тепла Q1 зовні рівний витратам теплоти Q2 на випаровування води з поверхні мокрого термометра .

Згідно із законом Ньютона-Ріхмана приток теплоти за проміжок часу t до балончика вологого термометра дорівнює:

64