Лабораторная работа № 3 «Измерение относительной и абсолютной влажности воздуха»

Определения абсолютной и относительной влажности уже есть с прошлого урока. Сегодня их не выводят. Сегодня измеряют воздух кабинета и заполняют бланк пустыми клетками — своими показаниями, не числами с картинки.

Постановка. Надписей нет специально. Это не измерение.

Что уже можно использовать

С прошлого занятия остаются две величины и связь между ними.

Абсолютная влажность $\rho_{\text{п}}$ — плотность водяного пара в воздухе. В таблице этой работы её получают в граммах на кубический метр.

Относительная влажность $\varphi$ показывает, какую долю эта плотность составляет от плотности насыщенного пара $\rho_{\text{н}}$ при той же температуре:

$$\varphi = \frac{\rho_{\text{п}}}{\rho_{\text{н}}} \cdot 100\%$$

Отсюда рабочая формула измерения:

$$\rho_{\text{п}} = \frac{\varphi \cdot \rho_{\text{н}}}{100\%}$$

$\varphi$ подставляют в процентах, как его даёт таблица или стрелка гигрометра. $\rho_{\text{н}}$ берут из столбца плотности при температуре сухого термометра, не из столбца давления. Если $\rho_{\text{н}}$ в г/м³, то и $\rho_{\text{п}}$ в г/м³.

Проверка смысла, без чужих чисел: $\rho_{\text{п}}$ не может выйти больше $\rho_{\text{н}}$ при той же температуре. Вышло больше — клетка таблицы прочитана неверно.

Какой прибор стоит на столе

В кабинете бывает разное. Сначала называют прибор, потом снимают показание.

Ткань и вода психрометра. Два термометра стоят на приборе в кабинете. На кадре шкалы нет, списывать нечего.

Психрометр Августа — два термометра. У влажного резервуар обмотан тканью, хвост ткани в воде. Вода комнатной температуры, уже налитая в стаканчик. Ждут, пока показание влажного перестанет меняться, и записывают оба показания со шкал прибора. Куда сдвинулся влажный относительно сухого, по картинке не решают.

Разность:

$$\Delta t = t_{\text{сух}} - t_{\text{вл}}$$

Относительную влажность находят в психрометрической таблице этого прибора: строка $t_{\text{сух}}$, столбец $\Delta t$. Таблица аспирационного психрометра к прибору Августа не подходит, и наоборот. Свой вентилятор есть только у аспирационного прибора. На ткань не дуют.

Если в кабинете один лабораторный термометр, марля и стакан, порядок тот же, только сухой и влажный — это два последовательных показания одного прибора. Сухой записывают до смачивания. Пособие оценивает ожидание установившегося влажного показания примерно в четверть часа, поэтому учитель смачивает прибор в начале занятия. Число с кадра всё равно не берут.

Гигрометр. Стрелка на настоящем приборе даёт $\varphi$. На этом кадре шкалы нет, поэтому проценты с него списать нельзя.

Волосяной гигрометр показывает $\varphi$, не $\rho_{\text{п}}$. Разность температур для него не считают. Чтобы получить абсолютную влажность, отдельно читают сухой термометр, по нему находят $\rho_{\text{н}}$ и подставляют в формулу выше.

Как заполняют бланк

Клетки в начале урока пустые. Их заполняют только так:

• $t_{\text{сух}}$ и $t_{\text{вл}}$ — со шкалы прибора, с единицей °C;
• $\Delta t$ — вычитанием, и только если влажный не выше сухого;
• $\varphi$ — из психрометрической таблицы этого прибора или со стрелки гигрометра;
• $\rho_{\text{н}}$ — из таблицы плотности насыщенного пара при $t_{\text{сух}}$;
• $\rho_{\text{п}}$ — по формуле.

Если влажный термометр показал выше сухого, строку таблицы не ищут: смотрят, не перепутаны ли термометры и смочена ли ткань. Отрицательную разность в таблицу не подставляют.

Если прибора нет, в клетках пишут «сегодня не измеряли». Показание не выдумывают и с фотографии не переписывают.

Продукт урока — такой бланк, заполненный своими данными. На картинке клетки пустые специально.

Второе место — коридор или улица — только если учитель сам переносит прибор и время остаётся. Нет второго измерения — строка пустая.

Цена деления и погрешность температуры берутся с вашего термометра и из правила, которое учитель назвал для этого прибора. Универсальной добавки «плюс-минус половина деления» здесь нет. Если учитель погрешность на этой работе не задал, клетку погрешности оставляют пустой и так и пишут.

Вывод одной фразой: «В кабинете $\varphi$ = ____ %, $\rho_{\text{п}}$ = ____ г/м³. Числа взяты с прибора и из таблиц». Не измеряли — эта фраза заменяется на «сегодня не измеряли».

Когда свои температуры уже записаны, сверьте слово прогноза. Если ткань была мокрая, влажный чаще оказывается ниже: испарение забирает тепло. Это не подсказка до записи. Совпадение показаний — отдельный случай, он ниже.

Если показания совпали

$\Delta t = 0$ в психрометрической таблице даёт $\varphi = 100\%$. Тогда $\rho_{\text{п}} = \rho_{\text{н}}$. Вода с ткани почти не испаряется: пар уже насыщен. Это не «влажности нет».

Что сегодня не измеряют

Капли на холодном стекле — роса. Точку росы этой работой не измеряют.

Конденсационный гигрометр и диэтиловый эфир в эту работу не входят. Точка росы с прошлого урока известна как понятие, сегодня её число не снимают.

Стекло не трясут и не греют. Воду не пробуют. Осколки и ртуть убирает учитель.

Частые ошибки

Проверь себя

Сначала запиши ответы. Разбор ниже закрыт, пока сам не попробуешь. Чужие показания не подставляй.

1. Что именно показывает волосяной гигрометр: $\varphi$ или $\rho_{\text{п}}$? Чего ему не хватает для второй величины?
2. Сухой и влажный термометры показали одно и то же. Чему равно $\varphi$ и что это значит для испарения с ткани?
3. Почему число со слайда нельзя вписать в бланк, даже если на фотографии как будто видна шкала?
4. Куда смотреть $\rho_{\text{н}}$: в столбец давления или в столбец плотности, и при какой температуре?
5. Влажный термометр оказался выше сухого. Что делают с таблицей?
6. Запиши формулу $\rho_{\text{п}}$ и назови единицу, если $\varphi$ в процентах, а $\rho_{\text{н}}$ в г/м³.

Показать ответ после выполнения

Коротко

• Определения влажности сегодня не выводят: их используют как инструмент.
• Психрометр даёт две температуры. $\varphi$ берут из его таблицы, $\rho_{\text{п}}$ считают.
• Гигрометр даёт $\varphi$. Абсолютную влажность без сухого термометра и $\rho_{\text{н}}$ он не показывает.
• Бланк заполняют своими показаниями. Нет прибора — пишут «не измеряли».
• $\Delta t = 0$ означает $\varphi = 100\%$, а не отсутствие влаги.