Приборы для определения влажности воздуха

Для определения влажности воздуха пользуются гигрометром и психрометром.

Гигрометр применяется для определения относительной влажности воздуха. Основная часть гигрометра— обезжиренный человеческий волос, обладающий способностью удлиняться при увеличении относительной влажности воздуха. Волос навит на ролик и держится в натянутом состоянии грузиком . При изменении влажности меняется длина волоса, ролик вращается и движет стрелку .

 Психрометр состоит из двух одинаковых термометров. Резервуар одного из термометров обернут куском чистого батиста, нижний край которого опущен в небольшой стеклянный стаканчик с дистиллированной водой. Вода смачивает батист и испаряется на шарике термометра, если водяной пар в воздухе не является насыщенным. Вследствие потери тепла на испарение шарик термометра охлаждается и смоченный термометр показывает меньшую температуру, чем сухой. Разница между показаниями термометров тем больше, чем больше отличается давление водяного пара, содержащегося в воздухе, от давления насыщенного пара. По показаниям сухого и смоченного термометров при помощи психрометрических таблиц находят давление водяного пара и относительную влажность воздуха.

Основным методом для измерения влажности воздуха является психрометрический.

Психрометрические таблицы рассчитываются по основной психрометрической формуле:

e = E' - A (t - t') P,

где E' – насыщающая  упругость водяного пара при температуре t испаряющей поверхности, A - постоянная психрометра, обычно принимается равной 0,0007947; P - атмосферное давление, принимается равным 1000 гПа, (t - t') - разность показаний сухого и смоченного термометров.

Наблюдения по психрометру. Отсчеты по термометрам должны проводиться как можно быстрее, так как присутствие наблюдателя вблизи термометров может исказить их показания. Наблюдения проводятся при любой положительной температуре воздуха, а при отрицательной - только до -10°, так как при более низкой температуре результаты наблюдений становятся ненадежными. При температуре воздуха ниже 0° кончик ткани (батиста) на смоченном термометре обрезается; батист смачивается за полчаса до наблюдений, погружая резервуар термометра в стаканчик с водой. При отрицательной температуре воздуха вода на батисте может быть не только в твердом состоянии (лед) но и в жидком (переохлажденная вода). Учет агрегатного состояния воды на резервуаре смоченного термометра весьма важен, так как максимальная упругость водяного пара, входящая в психрометрическую формулу, над водой и льдом различна. По этой же причине при отрицательных температурах показания смоченного термометра при 100 %-ной влажности выше, чем сухого. В этом случае водяной пар над поверхностью льда пересыщен, происходит его намерзание на резервуар с выделением тепла.

При температурах ниже -10° велика погрешность определения влажности воздуха психрометрическим методом. При низких температурах влажность воздуха измеряется с помощью волосяного или пленочного гигрометра.

Таблица 1 Насыщающая упругость водяного пара над поверхностью воды

           0,0     0,1   0,2   0,3 0,4     0,5     0,6     0,7     0,8     0,9

---------------------------------------------------------------------------------------

-40     0,189 0,187     0,185 0,183 0,181 0,180 0,177 0,176 0,174 0,172

-39     0,210 0,208 0,205 0,203 0,201 0,199 0,197 0,195 0,193 0,191

-38     0,232     0,230 0,228      0,225 0,223 0,221 0,218 0,216 0,214 0,212

-37     0,257 0,254 0,252 0,249 0,246 0,244 0,242 0,239 0,237 0,235

-36     0,284 0,281 0,278  0,276 0,273 0,270 0,268 0,265 0,262 0,260

-35     0,314 0,311 0,308 0,305 0,302 0,299 0,296 0,293 0,289 0,287

-34     0,346    0,343 0,340   0,336 0,333 0,330 0,326 0,323 0,320 0,317

-33     0,382 0,378 0,374 0,371 0,367 0,364 0,360 0,357 0,353 0,350

-32     0,420 0,416 0,412 0,409 0,405 0,401 0,397 0,393 0,389 0,385

-31     0,463 0,458 0,854 0,450 0,445 0,441 0,437 0,433 0,429 0,425

-30     0,509 0,504 0,499 0,495 0,489 0,485 0,480 0,476 0,472 0,467

-29     0,559 0,554 0,548 0,543 0,538 0,533 0,528 0,523 0,518 0,514

-28     0,613 0,608 0,602 0,597 0,591 0,585 0,580 0,575 0,569 0,564

-27     0,673 0,666 0,660 0,654 0,648 0,642 0,636 0,631 0,625 0,619

-26     0,737 0,730 0,724 0,717 0,711 0,704 0,698 0,691 0,685 0,679

-25     0,807 0,800 0,792 0,785 0,778 0,771 0,764 0,757 0,751 0,744

-24     0,883 0,747 0,866 0,859 0,852 0,844 0,837 0,828 0,821 0,814

-23     0,965 0,956 0,947 0,939 0,931 0,923 0,915 0,907 0,899 0,891

-22     1,054 1,044 1,035 1,026 1,017 0,101 0,999 0,991 0,982 0,973

-21     1,150 1,140 1,130 1,120 1,110 1,100 1,091 1,082 1,072 1,063

-20     1,254 1,243 1,232 1,222 1,211 1,200 1,190 1,180 1,170 1,160

-19     1,366 1,355 1,343 1,332 1,320 0,131 1,298 1,287 1,276 1,265

-18     1,487 1,475 1,462 1,450 1,438 1,743 1,414 1,402 1,390 1,378

-17     1,618 1,605 1,591 1,578 1,565 1,552 1,539 1,526 1,513 1,500

-16     1,759 1,745 1,730 1,716 1,701 1,688 1,614 1,660 1,646 1,632

-15     1,991 1,896 1,880 1,865 1,849 1,834 1,819 1,804 1,789 1,774

-14     2,075 2,058 2,041 2,025 2,008 1,992 1,975 1,959 1,943 1,927

-13     2,251 2,233 2,251 2,197 2,179 2,162 2,144 2,127 2,110 2,092

-12     2,440 2,421 2,406 2,382 2,363 2,344 2,325 2,307 2,288 2,207

-11     2,644 2,623 2,602 2,581 2,561 2,540 2,520 2,500 2,481 2,460

-10     2,862 2,840 2,817 2,791 2,773 2,751 2,729 2,711 2,686 2,665

-9       3,097 3,072 3,048 3,025 3,001 2,977 2,954 2,931 2,901 2,885

-8       3,348 3,322 3,296 3,271 3,245 3,220 3,195 3,170 3,145 3,121

-7       3,617 3,589 3,562 3,534 3,508 3,489 3,453 3,427 3,400 3,374

-6       3,906 3,876 3,846 3,817 3,788 3,759 3,730 3,702 3,673 3,645

-5       4,214 4,182 4,151 4,120 4,088 4,057 4,027 3,996 3,966 3,936

-4       4,544 4,510 4,477 4,443 4,410 4,377 4,344 4,311 4,279 4,246

-3       4,897 4,861 4,825 4,189 4,753 4,718 4,683 4,648 4,613 4,579

-2       5,275 5,236 5,197 5,159 5,121 5,083 5,045 5,008 4,971 4,934

-1       5,677 5,636 5,595 5,554 5,513 5,473 5,433 5,393 5,353 5,314

-0       6,107 6,063 6,019 5,975 5,932 5,889 5,846 5,803 5,761 5,719

0        6,107 6,152 6,196 6,241 6,287 6,332 6,378 6,425 6,471 6,518

1        6,565 6,613 6,601 6,709 6,757 6,806 6,855 6,904 6,954 7,004

2        7,054 7,104 7,155 7,208 2,258 7,310 7,362 7,415 7,468 7,521

3        7,574 7,628 7,682 7,737 7,792 7,847 7,903 7,959 8,015 8,071

4        8,128 8,186 8,244 8,302 8,360 8,419 8,478 8,537 8,597 8,658

5        8,718 8,779 8,841 8,902 8,964 9,027 9,09   9,153 9,217 9,281

6        9,345 9,410 9,475 9,541 9,607 9,674 9,741 9,808 9,875 9,944

7        10,012 10,081 10,150 10,220 10,290 10,361 10,432 10,503 10,575 10,648

8        10,720 10,794 10,867 10,941 11,016 11,091 11,166 11,242 11,319 11,395

9        11,472 11,550 11,628 11,707 11,768 11,866 11,946 12,026 12,107 12,189

10      12,771 12,353 12,436 12,518 12,604 12,688 12,773 12,858 12,944 13,031

11      13,118 13,205 13,293 13,382 13,471 13,561 13,650 13,741 13,832 13,924

12      14,015 14,108 14,202 14,295 14,390 14,485 14,580 14,676 14,772 14,869

13      14,967 15,065 15,164 15,264 15,363 15,464 15,565 15,661 15,769 15,872

14      15,975 16,079 16,189 16,289 16,395 16,501 16,608 16,716 16,814 16,933

15      17,042 17,152 17,623 17,374 17,438 17,599 17,712 17,826 17,940 18,055

16      18,171 18,282 18,405 18,522 18,641 18,760 18,880 19,000 19,121 19,243

17      19,365 19,488 19,612 19,737 19,862 19,988 20,144 20,242 20,370 20,498

18      20,628 20,758 20,888 21,020 21,153 21,286 21,419 21,554 21,689 21,825

19      21,962 22,099 22,238 22,377 22,516 22,657 22,798 22,940 23,023 23,226

20      23,371 23,516 23,662 23,809 23,956 24,105 24,254 24,404 24,554 24,706

21      24,858 25,012 25,166 25,320 25,476 25,632 25,790 25,948 26,107 26,267

22      26,428 26,590 26,752 26,915 27,080 27,245 27,410 27,578 27,815 27,914

23      28,083 28,253 28,425 28,597 28,771 28,945 29,120 29,296 29,472 29,650

24      29,829 30,009 30,189 30,371 30,553 30,737 30,921 31,106 31,293 31,480

25      31,668 31,858 32,048 32,239 32,431 32,625 32,818 33,014 33,210 33,408

26      33,606 33,805 34,056 34,207 34,406 34,612 34,817 34,229 35,437 35,641

27      35,646 35,856 36,066 36,279 36,429 36,706 36,921 37,137 37,355 37,573

28      37,793 38,014 38,236 38,459 38,683 38,908 39,135 39,362 39,595 39,821

29      40,052 40,284 40,518 40,475 40,988 41,225 41,463 41,702 41,943 42,184

30      42,427 42,671 42,917 43,163 43,411 43,660 43,911 44,162 44,415 44,669

31      44,924 45,181 45,439 45,698 45,958 46,220 46,483 46,747 47,013 47,280

32      47,548 47,817 48,088 48,360 48,634 48,909 49,185 49,463 49,772 50,022

33      50,303 50,587 50,871 51,157 51,444 51,733 52,023 52,314 52,607 52,901

34      53,196 53,494 53,792 54,092 51,394 54,697 55,000 55,036 55,614 55,927

35      56,233 56,545 56,868 57,173 57,489 57,807 58,126 58,447 58,769 59,093

36      59,418 59,745 60,074 60,404 60,736 61,067 61,404 61,740 62,078 62,418

37      62,758 63,102 63,446 63,792 64,140 64,489 64,840 65,193 65,547 65,903

38      66,260 66,620 66,981 67,343 67,708 68,074 68,441 68,811 69,182 69,555

39      69,930 70,036 70,684 71,064 71,446 71,829 72,215 72,602 72,990 73,381

40      73,773 74,168 74,562 74,961 75,361 75,763 76,152 76,571 76,978 77,387

---------------------------------------------------------------------------------------

По вертикали - целые градусы

по горизонтали - десятые доли градуса

Таблица 2. Насыщающая упругость водяного пара над поверхностью льда

---------------------------------------------------------------------------------------

           0,0     0,1     0,2     0,3     0,4     0,5     0,6     0,7     0,8     0,9

---------------------------------------------------------------------------------------

-39     0,144 0,142 0,140 0,138 0,137 0,135 0,134 0,133 0,131 0,130

-38     0,161 0,159 0,157 0,155 0,154 0,152 0,150 0,149 0,140 0,145

-37     0,179 0,177 0,175 0,173 0,172 0,170 0,168 0,166 0,147 0,162

-36     0,200 0,198 0,196 0,194 0,192 0,190 0,188 0,185 0,164 0,181

-35     0,223 0,221 0,218 0,216 0,214 0,211 0,209 0,207 0,183 0,202

-34     0,249 0,246 0,243 0,241 0,238 0,236 0,233 0,231 0,205 0,256

-33     0,277 0,740 0,271 0,268 0,265 0,262 0,260 0,257 0,228 0,251

-32     0,308 0,305 0,301 0,298 0,950 0,292 0,289 0,286 0,254 0,280

-31     0,342 0,339 0,335 0,331 0,328 0,325 0,321 0,318 0,283 0,311

-30     0,380 0,376 0,372 0,368 0,364 0,361 0,357 0,353 0,314 0,347

-29     0,422 0,417 0,412 0,408 0,404 0,400 0,396 0,392 0,349 0,384

-28     0,467 0,462 0,426 0,457 0,453 0,448 0,443 0,438 0,434 0,430

-27     0,517 0,512 0,507 0,501 0,496 0,491 0,486 0,481 0,476 0,472

-26     0,572 0,566 0,561 0,559 0,549 0,544 0,538 0,533 0,528 0,522

-25     0,632 0,626 0,620 0,614 0,607 0,601 0,595 0,589 0,584 0,578

-24     0,698 0,691 0,685 0,678 0,671 0,665 0,658 0,651 0,645 0,639

-23     0,771 0,763 0,756 0,748 0,741 0,734 0,727 0,719 0,712 0,705

-22     0,851 0,842 0,834 0,826 0,818 0,810 0,802 0,794 0,786 0,778

-21     0,937 0,928 0,919 0,910 0,901 0,892 0,884 0,875 0,867 0,858

-20     1,032 1,027 1,012 1,002 0,993 0,983 0,973 0,964 0,955 0,946

-19     1,135 1,124 1,114 1,103 1,093 1,082 1,072 1,062 1,052 1,042

-18     1,248 1,236 1,225 1,213 1,202 1,190 1,179 1,168 1,157 1,146

-17     1,371 1,358 1,346 1,333 1,321 1,308 1,296 1,284 1,272 1,296

-16     1,505 1,491 1,478 1,464 1,450 1,437 1,423 1,410 1,397 1,384

-15     1,651 1,636 1,621 1,606 1,591 1,577 1,562 1,548 1,534 1,519

-14     1,810 1,794 1,777 1,761 1,745 1,729 1,713 1,697 1,682 1,666

-13     1,983 1,965 1,948 1,930 1,912 1,895 1,878 1,861 1,844 1,827

-12     2,172 2,152 2,132 2,113 2,094 2,075 2,056 2,038 2,020 2,001

-11     2,375 2,354 2,333 2,312 2,292 2,271 2,251 2,231 2,211 2,191

-10     2,597 2,574 2,551 2,528 2,506 2,484 2,462 2,440 2,418 2,396

-9       2,837 2,812 2,787 2,763 2,738 2,714 2,690 2,666 2,643 2,620

-8       3,097 3,070 3,043 3,016 2,990 2,964 2,938 2,913 2,887 2,862

-7       3,379 3,350 3,321 3,292 3,263 3,236 3,207 3,179 3,152 3,124

-6       3,684 3,652 3,621 3,590 3,559 3,529 3,498 3,468 3,438 3,408

-5       4,014 3,980 3,947 3,912 3,879 3,846 3,813 3,780 3,748 3,716

-4       4,371 4,334 4,297 4,261 4,225 4,189 4,154 4,118 4,083 4,049

-3       4,756 4,717 4,677 4,638 4,599 4,560 4,522 4,484 4,446 4,408

-2       5,173 5,130 5,087 5,044 5,002 4,961 4,919 4,878 4,837 4,797

-1       5,622 5,575 5,529 5,483 5,438 5,393 5,348 5,304 5,260 5,216

-0       6,106 6,056 6,007 5,957 5,908 5,860 5,811 5,763 5,716 5,669

---------------------------------------------------------------------------------------

По вертикали - целые градусы

по горизонтали - десятые доли градуса

Как видим из таблиц 1 и 2, важной особенностью водяного пара является то, что его насыщающая упругость над переохлаждённой водой (ЕВ) больше, чем надо льдом (EЛ). Значение EВ-EЛ максимально при         t=-12⁰C (=0,269 гПа).

В воздухе значения E, а значит, и фактич. кол-во водяного пара в воздухе быстро убывает с понижением темп-ры. Поэтому для атмосферы типично уменьшение кол-ва водяного пара от экватора к полюсам и очень быстрое его уменьшение по мере увеличения высоты над Землёй.