Вимірювання абсолютної вологості повітря конденсаційним гігрометром та перевірка рівняння стану ідеального газу на прикладі водяної пари

Мета роботи:

1. Вивчення параметрів, що характеризують вологість повітря.

2. Знайомство з будовою та роботою конденсаційного гігрометра.

3. Перевірка рівняння стану ідеального газу на прикладі водяної пари.

Теоретичні відомості

Як відомо зі шкільного курсу фізики вологість повітря (газу) можна характеризувати такими параметрами: відносною вологістю , густиною водяної пари , її пружністю (парціальним тиском) – (p, кПа), температурою точки роси . Останні три параметри називають показниками абсолютної вологості повітря. Всі характеристики вологості повітря однозначно пов’язані між собою і можуть бути перераховані одна в іншу. Так, для перерахування густини водяної пари у її пружність досить скористатися рівнянням стану ідеального газу для цієї речовини:

або . (1)

Для встановлення зв’язку між пружністю водяної пари і температурою точки роси, під якою розуміють таку температуру вологого повітря, при якій перегріта водяна пара стає насиченою, потрібно скористатись залежністю тиску насиченої водяної пари від температури . У довідниках така залежність найчастіше наводиться у вигляді таблиці:

t, 0С	- 5
,Па				1,227	1,704	2,337	3,168

Зв’язок між характеристиками вологості повітря показано на рис.1, з якого видно, що для відшукання, наприклад, температури точки роси за даними про відносну вологість повітря, необхідно:

а) знайти парціальний тиск водяної пари за формулою р_п = р_н;

б) за залежністю знайти таке значення температури, для якого парціальний тиск водяної пари буде дорівнювати тиску насиченої водяної пари. Найзручніше останнє завдання виконувати графічно за допомогою точного графіка залежності , але, коли це неможливо, тоді можна скористатись таблицею залежності. Для проміжних значень величин при цьому користуються лінійною інтерполяцією.

Ідея роботи полягає у тому, щоб у замкнутому об’ємі порівняти дані про зміну показників абсолютної вологості повітря, отримані двома принципово різними шляхами:

а) шляхом розрахунку за допомогою рівняння стану ідеального газу зміни парціального тиску в об’ємі на підставі даних про масу випаруваної додатково кількості води;

б) шляхом розрахунку зміни пружності водяної пари на підставі результатів вимірювання температури точки роси конденсаційним гігрометром до і після випаровування додаткової кількості води.