Лабораторная работа по физике на тему: «измерение влажности воздуха»

Содержание:

Как измеряется влажность воздуха?
На что смотреть при покупке?
Эффективные народные методы измерения влажности воздуха
Рейтинг лучший бытовых приборов для измерения влажности
Доводим до нормы
Принцип работы и виды устройств
Для чего контролировать влажность воздуха
Измерительное устройство
Сказка о маленьком волшебнике и волшебном ведерке
Измерительное устройство
Самостоятельное измерение влажности воздуха
Приборы для измерения влажности в квартире

Как измеряется влажность воздуха?

Узнать количество влаги можно с помощью подручных средств: зажженной свечи, еловой шишки, стаканом воды или состоянием листьев домашнего влаголюбивого растения. Такие методы используются давно, но они определяют только приблизительные значения.

Точные показания можно вывести обычным термометром. Этот способ долгий и не очень удобный, так как требует соблюдения определенных инструкций, без которых полученные данные имеют существенную погрешность.

Современные влагомеры безопасны и гармонично вписываются в интерьер. Поэтому могут использоваться в любой комнате, для создания комфортного микроклимата

Для объективного измерения водяных паров в воздухе, используются специальные приборы, преобразующие данные о температуре и концентрации паров.

К таким устройствам относятся:

Гигрометры.
Психрометры.

Приборы с разным принципом работы показывают значения с различной долей погрешности. Некоторые из устройств выдают точные данные о содержании влаги в воздухе, другие допускают погрешность.

Существуют приборы, регистрирующие абсолютные значения, есть измерители, отражающие относительную величину. Поэтому перед выбором гигрометра необходимо изучить принцип работы устройств и учесть условия, в которых будет использоваться прибор.

Абсолютная величина отражает вес водяных паров в кубическом метре воздуха. Значение обозначается в граммах, килограммах на метр в кубе. Такая величина ничего не скажет обычному человеку, поэтому за единицу измерения принято считать относительную влажность воздуха.

Относительная влажность – это соотношение пара и воздуха. Максимально возможное количество пара в воздухе – 100%, остальные значения выводятся относительно максимальной величины.

Для вычисления относительной величины влаги в воздухе, каждый прибор оснащен термодатчиком. Некоторые устройства транслируют дополнительные данные о температуре, что удобно, так как не нужно дополнительно покупать термометр

Согласно СНиП 2.04.05-91 относительная влажность воздуха должна оставаться в пределах 30-60%. В климатически влажных районах, с содержанием паров на открытом воздухе более 75%, значения будут чуть выше.

На что смотреть при покупке?

К комнатным моделям приборов для измерения количества влаги в воздухе, относятся механические и электронные гигрометры. Они имеют компактную конструкцию, безопасны для окружающих и выдают минимальную погрешность в расчетах. Для поддержания дизайнерской мысли, современные устройства имеют лаконичный дизайн.

Критерий 1 — принцип работы

Механические и цифровые гигрометры имеют ряд преимуществ, которые могут повлиять на выбор прибора.

К плюсам механических моделей влагомеров можно отнести то, что:

работа прибора не зависит от внешних источников питания;
они просты в использовании, поскольку требуется минимальная дополнительная подстройка необходимых рабочих параметров;
стоимость механического гигрометра, несколько ниже электронного.

Цифровые модели выполняются в виде складных, портативных гаджетов.

Кроме этого к преимуществам электронных моделей относятся:

высокая скорость выдачи результата;
меньшая погрешность показаний, по сравнению с механическим прибором;
выходные данные подлежат дальнейшей обработке, в связи с наличием встроенной внутренней памяти.

Некоторые электронные влагомеры совмещают в себе сразу несколько приборов: гигрометр, часы, календарь, термометр, барометр, измеритель точки росы. Поэтому, если устройство выполняет несколько климатических функций – это стационарная метеостанция.

Для комфорта ребенка и родителей гигрометр может быть встроен в радионяню. Такой прибор имеет большой функционал и систему оповещения.

Самые последние модели оснащаются Wi-Fi модулем, для вывода на экран сведений о погоде в регионе, посредством получения данных через сеть Интернет.

Современные модели гигрометров рассчитаны на определенную специфику работы, поэтому для того чтобы точно измерить влажность воздуха в комнате, квартире или других помещениях необходимо понимать, как будет использоваться прибор. Тогда купленный влагомер будет полностью соответствовать необходимым требованиям.

Критерий 2 — диапазон влажности

Оптимальная влажность воздуха определяется назначением помещений. В спальнях, гостиной нормальные значения влагомера от 20 до 80%. Возле балкона, в холле, чердаке и на кухне от 10 до 90%.

Во влагонаполненных помещениях диапазон рабочих значений может достигать 100%. Чем шире размах значений, улавливаемых прибором, тем выше цена на него. Поэтому, при выборе гаджета для спален, холла и чердачного пространства можно остановить выбор на устройствах с малым диапазоном значений.

Для некоторых влагомеров важен максимальный порог нагрева. Так, прибор для бани или сауны должен включать в диапазон рабочих температур значения до 120 °С. Поэтому в помещения, где температура и влажность могут достигать довольно высоких значений следует приобретать специальные приборы для измерения паров в воздухе.

Критерий 3 — точность измерения

Для оборудования специальных хранилищ, требуются приборы с наименьшей погрешностью показаний.

Так, в домашней винотеке влажность циркулируемого воздуха должна держаться на уровне 65-75%, а содержание паров воды в библиотеке не должно быть ниже 50 и выше 60%.

Поэтому, для измерения влаги в воздухе в таких помещениях, следует использовать психрометр или высокоточный электронный гигрометр, который измеряет количество водяных паров путем изменения электропроводности воздуха.

Если уровень влажности не соответствует нормам, но понадобится прибор для его повышения – увлажнитель воздуха.

Эффективные народные методы измерения влажности воздуха

Народные методики оценки относительной влажности воздуха показывают весьма приблизительный результат, но всё же они оказываются действенными.

Первый метод. Берется обычная свеча. Помещение наглухо закрывается, чтобы не было ни малейшего сквозняка. Также достигается максимально возможная темнота. Свечу зажигают. Нужно следить, как ведет себя пламя.

Пламя ровное. Язычок желто-оранжевого оттенка, вертикальный. Границы пламени четкие. Значит уровень влажности в норме.

Пламя «играющее». Язычок пламени охвачен ореолом малинового окраса. Скорее всего, влажность воздуха в этом помещении избыточная.

Второй метод. Используется стакан холодной воды. Обычная вода помещается в холодильник, где содержится несколько часов. Нужно дождаться, когда ее температура будет составлять 5-6 °C.

Результат первый. Конденсат, образовавшийся на холодном стакане, высыхает. Значит, уровень влажности воздуха ниже нормы.

Результат второй. Какой образовался конденсат в начале, примерно такой и остался. Тогда влажность в норме.

Видео: прибор для измерения влажности воздуха, термометр гигрометр бытовой

Рейтинг лучший бытовых приборов для измерения влажности

Таблица 1 Лучшие модели гигрометров

Модель	Особенности	Диапазон	Плюсы	Минусы	Цена, руб.
Beurer HM 16	Электронный с погрешностью в один градус	От 20 до 95% и до 50°С	Компактная настольная или настенная модель с часами	Нет подсветки	1 400
WENDOX W4580	Цифровой термогигрометр с радиодатчиком	От 20 до 90% и до 50–70°С	Точный и компактный	Дальность не соответствует паспортной. Нет подсветки	1 100
«ВИТ-2»	Психрометр на толуоле	От 20 до 90%	Точный и дешевый	Хрупкий. Нужна заправка водой	270
TFA 35.1142.01	Электронная метеостанция с датчиками на 60 метров	Внутри от 20 до 95%. Снаружи от 1 до 99%	На стол или на стену. Есть часы с будильником. Барометр и календарь	Дорогая. Дальность не соответствует паспортной	6 000
GARIN WS2	Термогигрометр с тремя внешними датчиками на 30 метров	От 20 до 90%	Многофункциональность с подсветкой ЖК-дисплея	Не выявлено	700
Xiaomi Mi Smart Home YTC4018CN	Китайский датчик влажности	Подает сигнал на смарт-устройство в случае отклонения от нормы	Точность и доступная цена.	Не всегда быстро передает данные	700

Доводим до нормы

Для обеспечения комфортного проживания необходимо регулировать относительную влажность воздуха. Для этого необходимо:

Регулярно, не менее двух раз в сутки, проветривать помещения. Лучше всего это делать это после пробуждения и перед сном. Зимой лучше проводить короткие по времени проветривания с широко открытым окном для предупреждения охлаждения стен и пола. Летом, когда количество влаги на улице недостаточно, можно открыть окна не широко на длительное время.
Увеличить количество комнатных растений. Увлажнение происходит за счет испарения влаги с поверхности почвы. Сморщенные, поникшие, засохшие листья будут свидетельствовать о недостатке воздушной влаги.
Установить аквариум. Испарение воды с его поверхности сильно увлажняют воздух. Это заметно даже без проведения измерений. Если нет желания заниматься аквариумистикой, можно расставить в квартире емкости с водой. Не так эстетично, зато очень практично.
Регулярно проводить влажную уборку. Отсутствие пыли позволит большему количеству влаги находиться во взвешенном состоянии.
Приобретите специальный прибор для увлажнения воздуха. Особенно это актуально, если есть дети грудничкового и младшего возраста.
Разбрызгивайте воду с помощью пульверизатора для поливки растений или глажки белья.

АКВАРИУМ И ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Выберите ли какой-то один способ или будете использовать комплекс мероприятий, не важно. Главное, чтобы показатели температуры и влажности были в пределах нормы

Влажность нужная нужна, влажность очень нам важна. Такой главный вывод можно сделать, прочитав статью. Поддерживайте влажность воздуха в квартире в пределах нормы, берегите собственное здоровье.

Весь мир в твоих руках – все будет так, как ты захочешь

Принцип работы и виды устройств

Работа гигрометров основана на вариациях физических параметров различных материалов. При изменении количества паров в воздухе, меняются свойства: плотность, вес, длина и другие рабочие параметры веществ. Регистрируя изменения физических характеристик материалов, можно делать выводы о количестве паров в воздухе.

Волосной и пленочный влагомеры

Простейшие механизмы приборов, анализируя физические свойства материалов, позволяют безошибочно определить количество паров в воздухе.

Волосное устройство состоит из синтетического обезжиренного волоса, основания со шкалой, стрелки и шкива. При увеличении или уменьшении паров, сила натяжения волоса меняется, шкив проворачивается, меняя положение стрелки на шкале со значениями.

Раритетные и эксклюзивные модели волосных гигрометров действуют исключительно по законам механики, поэтому не требуют внешнего источника питания

Такой измеритель действует в диапазоне от 30 до 80%. Сейчас он практически не используется, поскольку существуют другие модели, имеющие больший диапазон работы.

В пленочном влагомере в качестве чувствительного элемента выступает органическая пленка, присоединенная к шкиву. При изменении показателя влажности, усиливается или уменьшается натяжение пленки, что приводит к движению шкива, который меняет угол наклона стрелки.

Указатель двигается по дугообразному циферблату, показывая процент влажности воздуха в помещении.

Оба механизма действуют по законам механики, поэтому могут точно измерить влагу в помещениях, где держится низкая температура, до 0 °С.

Весовой и конденсационный измерители

С помощью весового гигрометра можно определить абсолютную влажность воздуха. Такое устройство используется для лабораторных опытов, поэтому для домашнего использования в помещениях не подойдет.

Конденсационный измеритель резюмирует наиболее точные данные. Конструкция такого прибора состоит из плоской поверхности, на которой оседает влага, термометра, определяющего момент образования конденсата и пучка света, улавливающего появление первого конденсата. Рабочий диапазон измерителя от 0 до 100%.

Конденсационный прибор имеет большие габариты. Для приведения устройства в действие, применяется резиновая груша, поэтому такие влагомеры используются только в лабораториях

Данные механизмы генерируют результаты с высокой точностью, что необходимо для исследований, но не в качестве домашних измерителей влажности воздуха.

Механический и электрический приборы

Механический или керамический влагомер работает посредством электрического сопротивления массы. Поскольку в составе керамической массы содержится кремний и каолин с частицами металла, полученная смесь меняет сопротивление после изменения влажности воздуха.

За счет этого при различном содержании пара, стрелка на приборе меняет положение, отражая влажность воздуха.

Данный механизм работы позволяет делать керамические приборы компактными, поэтому они пользуются спросом для измерения влажности воздуха в быту.

Электронный или комнатный гигрометр – современный высокоскоростной прибор для определения влажности воздуха в помещении.

В конструкции могут быть использованы следующие принципы действия:

измерение электропроводности окружающего воздуха;
оптоэлектронный метод, с измерением точки росы;
измерение электрического сопротивления полимеров и солей;
анализ емкости конденсата.

Цифровой влагомер работает при помощи микросхем, поэтому расчеты производятся в течение нескольких секунд, а выходные данные имеют минимальную погрешность.

Точные показания электронного гигрометра возможны при отсутствии сквозняка. Некоторые модели допускают колебания до 2 м/с, чтобы это учесть, необходимо предварительно ознакомиться с технической документацией

При определении влажности воздуха устройствами данного типа, необходимо учитывать температуру окружающей среды. Малейшие отклонения от стационарных условий влияют на конечные показатели, поэтому перед непосредственным измерением уличные двери должны быть закрыты в течение 15 минут.

Кроме температурных колебаний на работу устройств влияет близость нагревательных приборов. Поэтому при размещении гигрометров любого типа учитывайте близость радиаторов и размещайте их на противоположной стене или столике, расположенном на значительном расстоянии от обогревателей.

Для чего контролировать влажность воздуха

Измерять и контролировать уровень влажности воздуха необходимо в самых разнообразных ситуациях:

в метеорологии — для предсказания погоды;
в сельском хозяйстве – в оранжереях и теплицах нужно поддерживать влажность воздуха, комфортную для выращиваемых растений;
в складских помещениях продуктовых магазинов – чтобы продукты не испортились ранее положенного срока годности;
в автомобильных боксах – чтобы предотвратить появление коррозии на металлических поверхностях автомобилей, механизмов и запасных частей к ним;
в жилых помещениях – комфортный уровень относительной влажности воздуха для человека находится в диапазоне от 40 до 60 процентов;
в библиотеках и музеях – чтобы книги и ценные произведения искусства сохранить на долгие века;

Измерительное устройство

Сегодня есть несколько типов бытового прибора для измерения влажности воздуха в комнатных помещениях или квартирах. Чем измеряют влажность воздуха в комнатах и определяют? Давайте подробнее рассмотрим все типы гигрометров.

Термогигрометр

Влажность воздуха возможно померить благодаря термогигрометру. Рассмотрим его работу. Он обладает сложной системой, поэтому он определяет не только уровень влаги, но и значение температуры внутри комнатного помещения. Также дополнительно данный аппарат проводит фиксацию значений состояния влаги и температурной величины в различных точках. То есть он сравнивает состояние двух показателей в месте, где он находится на этот момент, и в предыдущем помещении.

Прибор для определения влажности воздуха проводит синхронизацию значений, которые он получил в различных точках здания. Согласно этим показаниям термогигрометр дает общий результат значения влажности и температуры. Какими техническими характеристиками обладает он?

Рассмотрим технические характеристики термогигрометра. Длина провода составляет 150 сантиметров. Показатели изображаются как проценты, диапазон которых составляет от 0 до 90. Можно также приобрести в магазинах модели термогигрометров, которые являются беспроводными.

У данных моделей имеется дополнительная функция: когда состояние уровня влаги в комнате является критическим, измеряющий аппарат дает сигнал, который оповещает хозяина о плохой обстановке воздуха. Удобно пользоваться данным прибором (приборами) или измерителем, измеряя влажность в квартире.

Данным гигрометром вы сможете провести измерения температуры и влажности. Вы буквально будете участвовать в изменении домашней «погоды».

Психрометр

Полностью называется данный комнатный аппарат — психрометрический гигрометр. Как определить влажность воздуха в квартире с помощью психрометра? Они имеют два градусника. Один градусник имеет название «сухой», который выполняет стандартную работу – измерение температуры в помещении.

Другой термометр – увлажненный, потому что он находится внутри водяного сосуда, и обмотан фитилем из ткани. Он дает показатели температуры фитиля, который влажный. Значение данной температуры получается за счет испарения влажности. Если показатель влажности имеет низкий уровень, то испарение проводится гораздо быстрее. И наоборот.

Благодаря психрометру, вы сможете получить необходимую информацию о состоянии вашей комнаты, то есть определить влажность воздуха. Сегодня часто пользуются психрометром для контролирования влагосодержания.

Приборы: волосяной и пленочный

Волосяной прибор для измерения влажности воздуха в помещении достаточно легко устроен. Почему его так называют? Работа данного типа гигрометра ведется на основании волоса из синтетики, который является обезжиренным. Как узнать влажность воздуха на нем? Как измерить влажность воздуха в квартире благодаря волосяному устройству?

От изменения состояния воздуха, меняет и свою длину этот синтетический обезжиренный волос. Он натянут меж пружины и стрелочного конца. За счет колебания синтетического волоса осуществляется перемещение стрелки по пластинке с делениями (циферблат), которая и выдает общие значения уровня влаги в комнате. Обсудим «внутренности» аппарата.

Этот прибор для измерения влажности воздуха обладает большим охватом значений – от 0 до 100. Поэтому сведения о состоянии воздушного потока будут наиболее точными. Главная особенность его – это простота его работы. С ними легко обращаться, поэтому вы не будете мучиться с ним во время использования. Данный измеритель можно расположить на стене в комнате – это довольно удобно. Измерьте и узнайте данные о состоянии квартиры, которые будут у вас всегда перед глазами.

Есть другой тип гигрометра – это пленочный. Как проверить влажность воздуха в квартире с помощью него? Пленочный гигрометр состоит по-другому, поэтому и принцип функционирования отличается от волосяного. Главная отличительная особенность пленочного гигрометра – это наличие элемента, который является чувствительным. Данный компонент в устройстве – это органическая пленка. Принцип работы — органическая пленка может растягиваться, или наоборот, сжиматься – это зависит от состояния влажности воздуха в доме. Значение влажности также отображается на циферблате.

Если во влажном определенном помещении относительно низкие температуры, то рекомендуется использовать именно волосяной или пленочный гигрометры. Другие аппараты просто не подходят для определения уровня влажности в помещении, их практически не используют.

Сказка о маленьком волшебнике и волшебном ведерке

Понятие влажности воздуха легко пояснить с помощью сказки.

В некотором царстве жил да был маленький волшебник. Звали его Воздухом. И было у него волшебное ведерко.

Волшебство заключалось в том, что размеры ведерка зависели от температуры. Чем выше температура, тем больше становилось ведерко, увеличиваясь в размерах.

Примечание: При такой аналогии абсолютная влажность – это количество воды, налитой в ведерко. А относительная влажность – это доля, которую занимает налитая вода по отношению ко всему объему ведерка.

Предположим, что при некоторой температуре объем ведра — 10 литров. Нальем в ведерко 5 литров воды. Это половина ведра, то есть, относительная влажность составит 50%. Так как 5/10 = 0,50 = 50%

Количество налитой воды не изменяем, значит, масса и объем воды не изменяется.

Допустим, температура возросла. Размеры ведерка будут увеличиваться с ростом температуры. Предположим, что ведерко увеличилось настолько, что теперь его объем составляет 15 литров.

Значит, теперь относительная влажность будет равна

5/15 = 0,33 = 33%

Рис. 8. С ростом температуры относительная влажность уменьшается

Предположим теперь, что температура понизилась. Значит, объем (размеры) ведерка уменьшится. Если, например, объем ведерка уменьшится до 8 литров, то относительная влажность составит

5/8 = 0,625 = 62,5%

То есть, абсолютная влажность не изменилась, а относительная возросла.

Рис. 9. При уменьшении температуры относительная влажность увеличивается

При дальнейшем понижении температуры объем ведерка продолжит уменьшаться. При некоторой температуре может случиться так, что объем уменьшившегося ведерка совпадет с объемом налитой воды.

Предположим, объем ведерка уменьшится до 5 литров. И количество воды в ведерке – так же, равняется 5 литрам. Относительная влажность при этом составит 100%.

5/5 = 1,0 = 100%

Температура, при которой размеры ведерка будут совпадать с количеством налитой воды, называется точкой росы.

Рис. 10. Уменьшая температуру влажного воздуха мы можем достичь насыщения пара и точки росы. Относительная влажность при этой температуре будет равна 100%

Если температура продолжит падать, волшебное ведерко продолжит уменьшаться. Излишки воды при этом будут проливаться. Мы говорим в таких случаях: «выпадают осадки», или «идет дождь».

Примечание: Относительная влажность не может превышать 100%. Когда относительная влажность равна 100%, излишки водяного пара из воздуха конденсируются, при этом выпадают осадки – дождь, или роса.

Измерительное устройство

Термогигрометр

Психрометр

Приборы: волосяной и пленочный

Может быть интересно

Самостоятельное измерение влажности воздуха

Способ определения плотности влажного воздуха основан на свойстве конденсации влаги на холодных поверхностях и скорости ее испарения. Состояние среды в закрытом пространстве, когда процесс испарения и конденсации уравновешивается, называют насыщенным паром. Если концентрация водяных паров в комнате приближается к концентрации влаги в насыщенном паре, то испарение будет затрудненным. Этот признак указывает на повышенное влагосодержание в помещении.

Для проведения эксперимента (определения влажности) необходимо:

Наполнить стеклянный сосуд (стакан, банку, бутылку) водой;
Поставить емкость с водой в холодильник на 2–3 часа;
Измерить температуру воды, она должна быть не выше 50С;
Поместить контрольный сосуд вдали от приборов отопления;
Засечь время наблюдения за испарением конденсата (5–10 минут).При сухом воздухе в помещении конденсат на стенках сосуда испарится через обозначенный промежуток времени. Если стекло осталось влажным, то в комнате оптимальный уровень влажности. На повышенное влагосодержание в воздухе помещения указывают крупные капли воды, которые собираются в ручейки и стекают по гладкой поверхности сосуда.

Приборы для измерения влажности в квартире

Волосяной гигрометр — старое изобретение для определения уровня влажности

Термогигрометр является техническим устройством для определения степени насыщенности воздуха водяными парами и температуры. Принцип действия прибора основывается на физических законах и химических свойствах материалов.

Есть несколько разновидностей приспособления, которые изменяют свойства при перемене влажности:

керамический — использует свойство глины, каолина или оксидов определенных металлов изменять электросопротивление;
волосяной — работает на основе способности человеческого волоса удлиняться и сокращаться;
конденсационный — находит точку росы по степени нагрева металлического элемента с помощью оптического приспособления;
весовой — функционирует на базе выявления объема поглощенной влаги из определенной массы исследуемого потока.

Чаще всего применяются электронные и психрометрические приборы.

Психрометр работает на основе показаний двух термометров, которые называются сухим и увлажненным. Первый определяет степень нагрева воздуха, а второй обернут тканевым фитилем, конец которого помещен в емкость с водой. Увлажненный датчик измеряет температуру сырого жгута при испарении капель воды. При считывании сведений определяется разница показаний и сверяется с данными таблицы, которая продается вместе с прибором.

Гигрометры электронного типа для измерения влажности воздуха в квартире бывают:

емкостные;
кондуктометрические (резистивные);
пьезоэлектрические.

Емкостные приборы определяют разницу в способности собирать электрозаряд конденсатором при изменении влажности среды. Резистивные работают по принципу повышения или понижения электрической проводимости полимеров в разных условиях. Пьезоэлектрические функционируют на основе свойства кварцевой пластины изменять частоту пульсации с увеличением веса при насыщении парами.