Насичена пружність водяної пари - це важливий показник, який характеризує максимальний тиск, який може чинити водяна пара при даній температурі. Це означає, що при збільшенні температури повітря насичена пружність водяної пари також збільшується. Знання цього значення є важливим для метеорологів, інженерів, а також для всіх, хто працює з фізичними та хімічними процесами, пов'язаними з водяною парою.
Вологий термометр - це інструмент, який використовується для вимірювання температури і вологості повітря. У ньому є два резервуари з рідиною: в одному знаходиться спиртовий розчин, а в іншому - вода. Вологість повітря впливає на швидкість випаровування води з другого резервуара в атмосферу. За рахунок цього випаровування відбувається охолодження води, що призводить до різниці температур між двома резервуарами.
Визначаючи різницю температур між двома резервуарами вологого термометра, можна обчислити насичену пружність водяної пари за таблицями і графіками, які були розроблені на основі експериментальних даних. Ця інформація дозволяє більш точно визначити вологість повітря і прогнозувати погоду. Методика вимірювання насиченої пружності водяної пари по вологому термометру широко використовується в метеорології та хімічній промисловості.
Що таке насичена пружність водяної пари?
Вимірювання насиченої пружності водяної пари здійснюється за допомогою вологого термометра. Він складається з термометра, на кінці якого закріплена тканинна трубка, яка змочена водою. Вода в трубці випаровується, створюючи навколо термометра парову оболонку. Потім вимірюється температура, показана термометром. За цим показанням можна визначити вологість повітря і насичену пружність водяної пари при даній температурі.
Визначення і принцип дії вологого термометра
Вологий термометр працює наступним чином: на поверхню гігрометричного елемента наноситься спеціальне влагопоглотительное речовина, таке як шерсть або шматочок тканини, яке здатне активно взаємодіяти з водяною парою. Коли волога з повітря потрапляє на гігрометричний елемент, вона випаровується і викликає падіння температури на поверхні. Ця зміна температури фіксується звичайним термометром, який і є основним інструментом для вимірювання вологості.
Щоб отримати правильні показання, вологий термометр повинен знаходитися у відкритому просторі, захищеному від прямих сонячних променів та інших джерел тепла. Також важливо забезпечити вільний доступ повітря до гігрометричного елементу. Вологий термометр можна використовувати як для вимірювання відносної, так і абсолютної вологості повітря.
Як виміряти насичену пружність водяної пари?
Для початку необхідно підготувати прилад до вимірювання. Вологий термометр складається з двох складових: звичайного термометра і губки або чохла, які поглинають вологу. Перед використанням губку або чохол слід повністю просочити дистильованою водою.
Процедура вимірювання починається з розміщення вологого термометра в рівноважному стані з навколишньою атмосферою протягом декількох хвилин. Вологий термометр повинен бути ізольований від прямого впливу сонячного світла і від атмосферних опадів.
Після установки рівноваги можна виміряти показання термометра. Ці значення будуть показувати поточну температуру разом з вологістю. Потім слід внести поправку на тиск повітря. Для цього можна використовувати таблиці відповідності температури і тиску.
За допомогою таблиці можна визначити точне значення насиченої пружності водяної пари при даній температурі. Насичена пружність водяної пари також може бути розрахована математичною формулою, що використовує значення температури і тиску.
| Температура (°C) | Тиск (мм рт.ст.) | Насичена пружність водяної пари (гПа) |
|---|---|---|
| -20 | 1 | 0,48 |
| -15 | 2 | 0,98 |
| -10 | 3 | 1,64 |
Вимірювання насиченої пружності водяної пари є важливим елементом при вивченні погоди, клімату і атмосферних явищ. Цей параметр дозволяє більш точно передбачати зміну погодних умов і здійснювати прогнозування можливих атмосферних явищ.
Використання психрометра для вимірювань
Сухий термометр вимірює температуру повітря, а вологий термометр - температуру повітря, охолодженого за допомогою випаровування вологи на його балончику.
Для вимірювання вологості повітря за допомогою психрометра необхідно наступне обладнання:
| 1. | Психрометр з сухим і вологим термометрами |
| 2. | Дистильована вода, щоб зволожити балончик вологого термометра |
| 3. | Кліпса або гумова пробка для утримання вологи на балончику вологого термометра |
| 4. | Годинник або таймер для контролю часу |
Вимірювання вологості повітря за допомогою психрометра відбувається наступним чином:
- Зволожується балончик вологого термометра, наносячи на нього невелику кількість дистильованої води.
- На вологому і сухому термометрах за допомогою кліпси або гумової пробки встановлюються однакові висоти рідини.
- Психрометр підвішується на деякий час, щоб вологий термометр охолов через випаровування вологи.
- Після закінчення певного часу, наприклад, 10 хвилин, порівнюється різниця в температурах між сухим і вологим термометрами.
Різниця в температурах між сухим і вологим термометрами пов'язана зі ступенем насичення повітря вологою і дозволяє визначити вологість повітря.
Використання психрометра для вимірювання вологості є одним з найбільш точних методів, доступних в даний час. Він широко використовується в різних галузях, включаючи метеорологію, будівництво, сільське господарство та промисловість.
Розрахунок насиченої пружності по насиченій температурі
Формула Кламара-Клапейрона виражає залежність між тиском пари, його насиченою температурою, універсальною газовою постійною і молярною масою речовини:
де P-тиск пари, T-насичена температура, A і b - коефіцієнти, що залежать від фізичних властивостей речовини.
Для розрахунку коефіцієнтів A і b можна використовувати експериментальні дані або значення, отримані з літературних джерел. Наприклад, для водяної пари коефіцієнти A і B рівні:
- A = 8.07131
- B = 1730.63
Підставляючи значення коефіцієнтів в формулу Кламара-Клапейрона можна розрахувати насичену пружність пара при відомій насиченою температурі.
Наприклад, для насиченої температури T = 100 градусів Цельсія (або 373.15 До за шкалою Кельвіна) отримаємо:
ln(P) = -8.07131/373.15 + 1730.63
розраховуємо значення лівої і правої частин і експоненціруем отримане рівність:
Остаточно, ми можемо розрахувати насичену пружність водяної пари при насиченій температурі T = 100 градусів Цельсія.