Ауаның ылғалдылығын және Ассман психометрінің тұрақтысын анықтау

1. 
   Эксперименттік қондырғымен танысу.
   
2. 
   Зертханалық жұмысты орындау.
   
3. 
   Алынған нәтижеге қорытынды жасау.
   
4. 
   Зертханалық жұмысты безендіру және қорғау.
   

Ашық бетті су қоймаларын, өсімдіктерден үздіксіз су буға айналатындықтан, бізді қоршаған ауа атмосферасында су буы болады. Ауаның белгілі бір көлемінде су буы көп болса, соғұрлым су буы ол қаныққан күйге келеді. Екінші жағынан ауа температурасы жоғары болса, соғұрлым су буы қажет болады. Атмосфераның белгілі темпаратурасында су буының мөлшеріне байланысты, ауаның ылғалдығы әртүрлі болады. Ауа ылғалдылығын анықтау түрлі атмосферлық құбылыстрды зерттеуге, ауыл шарушылығына кейбір өндіріске, медицина және адамзаттың гигенасына әсер етеді. Космос корабльдерінде жұмыс істеуін 40-60 салыстырмалы ылғалдығын керек.

Ауаның 1 м³ көлеміндегі су буының мөлшері /граммен/ , ауаның абсолют ылғалдығы деп аталады. есептелді себебі су буы оның қысымына пропорцинонал. Көбіне абсолют ылғалдылық су буының перцкаль қысымымен анықталады және сынап деңгейінің милиметрімен өлшенеді. Абсолюттік ылғалдылық мәні ауаның құрғақ не ылғал екендігін анықтауға толық мүмкіндік бермейді. Міндетті түрде ауа температурасын білу қажет болады. Температура төмен болса, ауадағы су буы қаныққан күйге жақындайды, ауа ылғал болады және керісінше. Қаныққан буды тұрақты қысымда суытқан кезде, ол қаныққан буға айналады. Өзінің сұйығымен динамикалық тепе- теңдікте болатын бу қаныққан күйде болады. Суды ыдыс ішінде қайнатып, бетін тығыздап жапсақ, алғашқы кезде сұйық бетіндегі су тығыздығы көбірек болады. Біраз уақтыттан кейін бу молекулалар сұйыққа айналып конденсация процесі жүреді де, сұйықтан ұшып шыққан бу молекулалары сұйыққа қайта келетін молекулардың санымен теңеледі. Бұл күйді динамикалық тепе-теңдік деп атайды. Су буының қаныққан күйіндегі температура шық нүктесі деп аталады. Ауа шық нүктесіне дейін суыса, конденсация процесі басталып, туман пайда болады, шық түседі.

1-сурет

Екінші жағынан абсолюттік ылғалдылықты Д бу мөлшері арқылы да сипаттауға болады. Берілген температурадағы 1 м³ ауа қаныққан күйге келгендегі Д₀ бу мөлшері болса, онда белгілі болса, салыстырмалы ылғалдылықты

Д мен Д₀ мәндері І таблицадан анықталады және Д₀ максималь мәні максималь мән болғандықтан, салыстырмалы ылғалдылық шамасы дұрыс бөлшек болады, оны процентпен сипаттайды.

Ауа ылғалдығы гигрометрлер мен психрометр арқылы өлшенеді. Абсолют ылғалдылықтарын бірдей анықтауға болады. Түтік арқылы белгілі бір ауа көлемін өткізгенде ондағы хлорлы кальций немесе фосфор ангидринді бұны жұтады. Түтіктің екі жағдайындағы ауасыз және ауа өткізгендегі массалар айырымын өлшейді.

Дегенмен, ауаның ылғалдылығын гигрометр не психорметр арқылы анықтау ыңғайлы, бірақ дәлдік төмендеу болады. Конденсациялық гигрометр шық нүктесін бірден анықтауға, мүмкіндік береді. Гигрометр (2-сурет) ішіне сұйық құйылатын металл қорабтан тұрады, оның бетін өте жылтыр материалдан /никельделінген/ гигрометрдің қорабын тез буланатын эфир құйылады. Қорабта Д груша арқылы ауа жібергенде эфир тез буланып, К қорап тез суйды, А бетте шық пайда болады. Т термометр температурасын көрсетеді. Шықтың пайда болғаны, су буының қаныққан күйге келгендігін сипайттады. Ауадағы қаныққан су буының Д мөлшерімен және ауадағы нақты бу Д мөлшерінің айырымы, ылғалдылық дефициті деп аталады:

2-сурет

Гигрометр болмаған жағдайда, мектеп электрометрінің комплектісіндегі шарды пайдалануға да болады. Шардың жылтыр 0,5 бөлігіне суық су құйып, оған бірнеше кесек мұз не қар салу керек. Біраз уақыттан кейін шар суйды да, оның бетінде шық пайда болады, яғни шар беті күңгірттенеді. Судың температурасы шық нүктесінің температурасына сәйкес келеді деп ұйғарылады.

Ылғалдылықты Ассман психрометрі арқылы анықтауды қарастырайық. Психрометрлік әдіс бойынша ылғалдылықты анықтау судың жылдамдығын қоршаған ауа ылғалдылығына байланыстылығына негізделген. Психрометрдің әр түрлері кездеседі, көбіне Ассман /желдешекті/ немесе /аспирацальды/ психрометрлері қолданылады. Екі құралдың да жұмыс істеу принциптері бірдей.

3-сурет

Құрғақ термометр ауа темпераратурасын көрсетеді, ал ылғал-қоршаған ауа ылғалдылығына байланысты болатын төмендеу температуралары көрсетеді. температураларының айырмашылығы көбірек болса ауаның салыстырмалы ылғалдығы аз болады. Матаның бетіндегі су буланғанда ылғал термометрдің температурасы кемиді. Температураның төмендеуі уақыт аралығындағы қоршаған ортадан термометрге берілетін жылу мөлшері булануға қажет жылуға тең болғаны байқалады. Жылулық тепе-теңдікке дейін орындалады жылулық тепе теңдікте болады ылғал термометрді температурада өзгермей тұрақты бір мәнді көрсетеді / булану процессі ары қарай жүре бергенімен/.

Қоршаған ортадан берілетін жылу мөлшері /температураларының айырымы онша көп болмаған жағдайда және температуралар мәні жоғары болмаған кезде/ Ньютон заңы арқылы анықталады:

(4)

мұндағы а-пропорциональ коэффициент резервуар бетінің ауданы /матамен оралған термометр беті/.

Егер уақыт аралығында ауданнан массалы бу буланса, булану жылуы:

Бірлік уақыт аралығында беттен су массасы буға айналса, тең, ал тең болады.

мұндағы пропорционал коэффициент бетіннен ағатын ауа жылдамдығына тәуелді.

Жылулық тепе-теңдік орындалғанда немесе

/6/ теңдеуден құрғақ пен ылғал термометрлердің температураларының айырымы ылғалдылықтың дефицитіне пропорциональ болады. /3/ теңдеуі ескерсек, абсолют ылғалдылық үшін байланыс шығады.

деп белгілесек

Бұл психрометрлік теңдеу деп аталады.

Мұндағы А-психрометр тұрақтысы, психрометрдің конструкциясы мен ылғал термометрді қамтитын ағатын ауа жылдамдығына байланысты болады.

Психрометрлік теңдеу бойынша абсолют және салыстырмалы ылғалдылықты есептейтін таблица жасалынады. Таблица құру кезінде атмосфералық қысым тұрақты деп саналады. Егер тәжірибе кезіндегі атмосфералық қысым таблицадағы Н қысымнан өзгеше болса, түзетулер енгізіледі оны көмекші таблицада береді.

Бұл жұмыста абсолюттік және салыстырмалы ылғалдылықтарды анықтаумен қатар, Ассман психрометрінің А тұрақтысы да есептелінеді. Психрометрлік теңдеуден А анықтасақ:

немесе (9)

мұндағы Н атмосфералық қысым баро арқылы анықталады. құрғақ пен ылғал термометрлердегі температуралардың айырымы, ылғалдылық -дефициті. Гигрометрдің ролін атқаратын кондуктор іші құрыс болат шардың ішіне салқын су /0,5 бөліктей/ құйып, ішіне 3-4 кесек мұз тастау керек.

Бөлме температурасын белгілеп 2 таблицадан оған сәйкес Р₀ мен Д₀ жазып алу керек.

Осы температуралық мән арқылы екінші таблицадан Д мен Д₀ анықтау қажет болады.

/1/ және /2/ теңдеулер бойынша салыстырмалы ылғалдылық мәнін есептеу керек.