"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Влажность воздуха показывает, сколько водяного пара содержится в воздухе. Она важна не только сама по себе: тёплый воздух может удерживать больше пара, чем холодный, поэтому для сравнения используют относительную влажность — её выражают в процентах. Измерять влажность помогают гигрометры разных видов. Один из них — психрометр с сухим и смоченным термометрами: испарение воды охлаждает смоченный термометр, а по разнице показаний и таблице определяют относительную влажность.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе. Пар попадает туда при испарении воды, а его количество бывает разным: например, после высыхания лужи или проветривания оно может измениться. Это понятие помогает описать, насколько воздух наполнен влагой.
Относительная влажность воздуха — отношение количества водяного пара в воздухе к максимально возможному при данной температуре. Её выражают в процентах: например, 50% означает половину от возможного количества при этой температуре. Это значение удобно для сравнения влажности при разной погоде и температуре.
Гигрометр — прибор для измерения влажности воздуха. Гигрометры бывают разных видов: в них могут использоваться разные чувствительные элементы и способы измерения. Такой прибор нужен, чтобы узнать влажность в помещении или на улице.
Психрометр — прибор для определения относительной влажности по показаниям сухого и смоченного термометров. Сравнение этих показаний помогает оценить, как быстро испаряется вода в окружающем воздухе. Для получения значения влажности обычно также нужна специальная таблица.
Вода с поверхности лужи, мокрой ткани или чашки постепенно испаряется. При испарении частицы воды переходят в невидимый водяной пар и смешиваются с воздухом, поэтому влажность связана с количеством пара вокруг нас. Если воды испаряется больше, содержание пара может увеличиться; если воздух обновляется или остывает, условия для пара меняются.
Количество пара — не единственное, от чего зависит относительная влажность. Тёплый воздух может содержать больше водяного пара, чем холодный, поэтому один и тот же запас пара при разных температурах составляет разную долю от возможного максимума. При нагревании эта доля обычно становится меньше, а при охлаждении может увеличиться. Так становится понятно, почему относительная влажность меняется даже тогда, когда количество пара почти не изменилось.
Гигрометры определяют влажность разными способами, потому что прибор может реагировать на разные свойства окружающей среды. Например, чувствительный элемент некоторых приборов меняет длину или форму при изменении влажности. Если влажность растёт или падает, элемент немного изменяется, а устройство передаёт это изменение стрелке или шкале. По шкале можно прочитать значение, но способ работы зависит от вида гигрометра.
В психрометре два термометра: один называют сухим, а резервуар другого обёрнут влажной тканью. Вода с ткани испаряется, и для этого процесса нужно тепло. Оно забирается у резервуара смоченного термометра, поэтому тот охлаждается и обычно показывает температуру ниже сухого. Сухой термометр показывает температуру воздуха без такого охлаждения.
Чем суше воздух, тем быстрее вода испаряется с ткани: воздух может принять ещё больше пара. Быстрое испарение сильнее охлаждает смоченный термометр, поэтому разница между показаниями становится больше. В более влажном воздухе испарение идёт медленнее, и разница обычно меньше. Чтобы узнать относительную влажность, находят эту разницу, учитывают температуру сухого термометра и сверяются с таблицей.
| Прибор | Что показывает или определяет | Как работает | Что нужно учитывать |
|---|---|---|---|
| Гигрометр | Влажность воздуха | Чувствительный элемент реагирует на влажность; конкретный способ зависит от вида прибора | У разных видов гигрометров устройство и шкала могут отличаться |
| Психрометр | Относительную влажность воздуха | Сравнивают показания сухого и смоченного термометров и используют таблицу | Нужны температура сухого термометра и разность показаний |
| Сухой термометр психрометра | Температуру воздуха | Его резервуар не обёрнут влажной тканью | Его показание используют вместе с разностью температур |
| Смоченный термометр психрометра | Температуру охлаждённого испарением резервуара | Вода испаряется с влажной ткани и охлаждает термометр | Обычно показывает ниже сухого термометра |
| Разность показаний термометров | Величину охлаждения смоченного термометра | Из показания сухого термометра вычитают показание смоченного | Одной разности недостаточно: нужна также температура сухого термометра и таблица |
Сначала определите, какой прибор и какие показания перед вами: гигрометр сразу измеряет влажность, а психрометр даёт два значения температуры. Для психрометра найдите разность показаний, затем вместе с температурой сухого термометра используйте таблицу. Не пытайтесь получить точную влажность только по одной разности.
Задача 1. Назовите прибор, которым измеряют влажность воздуха, и объясните, для чего он нужен. Чтобы ответить, сначала определим, какое свойство воздуха требуется узнать. Затем выберем прибор, предназначенный именно для измерения этого свойства.
Ответ: влажность воздуха измеряют гигрометром; он нужен, чтобы определить содержание влаги в воздухе.
Задача 2. Сухой термометр психрометра показывает 22 °C, а смоченный — 18 °C. Найдите разность показаний. Нужно выяснить, насколько смоченный термометр охладился по сравнению с сухим, поэтому из большего значения вычитаем меньшее.
Ответ: разность показаний равна 4 °C.
Задача 3. Сухой термометр психрометра показывает 24 °C, смоченный — 20 °C. По таблице определите относительную влажность. Сначала найдём разность температур, а затем будем читать таблицу: для результата нужны и эта разность, и показание сухого термометра. Точного значения без таблицы получить нельзя.
Ответ: разность равна 4 °C; относительную влажность следует прочитать в таблице для сухого термометра 24 °C и разности 4 °C.
Ошибка: считать относительную влажность просто количеством воды в воздухе. Так думают, потому что в названии есть слово «влажность», но относительная влажность сравнивает количество пара с возможным максимумом при данной температуре. Чтобы проверить себя, спросите: учтена ли температура? Если нет, одного числа для сравнения недостаточно.
Ошибка: путать сухой и смоченный термометры. Их показания легко перепутать, если не обратить внимание на ткань. Смоченный термометр обычно холоднее из-за испарения, поэтому его значение ниже. Проверьте, какой резервуар обёрнут влажной тканью, и сопоставьте показания.
Ошибка: вычитать сухое показание из смоченного. При таком порядке получится отрицательное число, хотя разность температур здесь записывают как положительную. Сначала найдите сухой термометр, затем вычтите из его показания значение смоченного. Например, при 22 °C и 18 °C разность равна 22 − 18 = 4 °C.
Ошибка: определять влажность только по разности температур. Разность показывает охлаждение, но её значение зависит также от температуры сухого термометра. Поэтому без таблицы и этого показания нельзя правильно найти относительную влажность. Проверьте, что используете оба значения и нужные данные таблицы.
Для понимания темы нужно знать, что вода испаряется и превращается в водяной пар. Также пригодится умение читать термометр и находить разность двух чисел: это помогает работать с показаниями психрометра. Измерение влажности связано с изучением погоды и климата, а ещё помогает оценивать условия, важные для здоровья человека, например в помещении.
Почему смоченный термометр показывает температуру ниже, чем сухой?
Вода с ткани испаряется, а для испарения требуется тепло. Это тепло забирается у резервуара термометра, поэтому он охлаждается и обычно показывает меньше сухого.
Что означает относительная влажность 100 процентов?
Это значит, что при данной температуре воздух содержит максимально возможное количество водяного пара. Если пара станет больше, его избыток может превратиться в капли воды.
Почему для определения влажности по психрометру недостаточно знать только разность температур?
Одна и та же разность показаний при разных температурах сухого термометра может соответствовать разной относительной влажности. Поэтому используют и разность, и температуру сухого термометра, а результат находят по таблице.
Можно ли измерить влажность воздуха обычным термометром?
Обычный термометр показывает температуру, но не влажность. Для психрометра нужны два термометра, один из которых обёрнут влажной тканью, а для определения результата — таблица.
Почему при одинаковом количестве водяного пара относительная влажность меняется с температурой?
При нагревании воздух может содержать больше водяного пара, поэтому прежнее количество пара составляет меньшую долю от возможного максимума. При охлаждении возможный максимум уменьшается, и относительная влажность может вырасти.
Гигрометр и психрометр
